ТЕПЛОТЕХНИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ЯГТУ

19.5 (Тема «Процессы сжатия газа в компрессоре»)

Одноступенчатый идеальный компрессор сжимает атмосферный воздух (R = 287 Дж/(кг·К, k = 1,4) в политропном процессе со средним показателем политропы n и подает его потребителю для технологических нужд в количестве М, кг/c под избыточным (по манометру) давлением р_2изб.

Начальные параметры воздуха: атмосферное давление р₁ = 0,1 МПа, температура t₁, ºС.

Определить температуру воздуха в конце сжатия и количество теплоты процесса сжатия (указать подводится или отводится теплота).

Определить теоретическую мощность, затрачиваемую на привод компрессора и сравнить с мощностью изотермического и адиабатического сжатия до р_2изб.

Определить необходимый массовый расход охлаждающей жидкости (воды) в системе охлаждения компрессора, если температура в ней не должна повышаться более, чем на Δt_сж, ºС.

Изобразить рабочий цикл компрессора в сравнении с изотермическим сжатием при изменении абсолютного давления от р₁ до р₂, в р,υ- и T,s — системах координатах.

Исходные данные взять в таблицах 1 и 2 в соответствии с номером задания.

Таблицы 1 и 2

Параметры	Вариант 00
М, кг/с	0,10
t₁, ºС	25
р_2изб, МПа	0,60
n	1,55
Δt_сж, ºС	—

Варианты задачи: 17, 39.

ВУЗ: ЯГТУ

19.118 Тема «Процессы сжатия газа в компрессоре»

Одноступенчатый идеальный компрессор сжимает атмосферный воздух (R=287 Дж/(кг·К), k=1б4) в политропном процессе со средним показателем политропы n и подает его потребителю для технологических нужд в количестве М, кг/c под избыточным (по манометру) давлением р_2изб.

Начальные параметры воздуха: атмосферное давление р₁=0,1 МПа, температура t₁, ºC.

Определить теоретическую мощность, затрачиваемую на привод компрессора и сравнить с мощностью изотермического сжатия.

Изобразить рабочий цикл компрессора в сравнении с изотермическим сжатием при изменении абсолютного давления от р₁ до р₂, в р,υ — и T,Δs — системах координатах.

Исходные данные взять в таблицах 1 и 2 в соответствии с номером задания.

Таблицы 1 и 2 — Исходные данные

Параметры	Вариант 49
М, кг/c	0,35
t₁, ºС	5
р_2изб, МПа	0,50
n	1,50

ВУЗ: ЯГТУ

16.134 (Тема «Идеальные циклы поршневых двигателей»)

Для идеального термодинамического цикла теплового двигателя определить абсолютное давление, абсолютную температуру, плотность рабочего тела в характерных точках, а также количество подводимой и отводимой теплоты, полезную теплоту и полезную работу, термический КПД и среднее давление.

Сравнить значение термического КПД данного цикла с КПД цикла Карно при тех же предельных температурах.

Известны параметры в начальной точке цикла: абсолютное давление р₁, кПа и температура t₁, ºС, а также степень сжатия ε, степень повышения давления λ, степень изобарного расширения ρ.

Рабочим телом является идеальный газ со свойствами воздуха (R=287 Дж/(кг·К), k=1,4).

Изобразить цикл схематично с учетом масштаба в р,υ и T,Δs — координатных системах.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант	р₁, кПа	t₁, ºС	Вид цикла	ε	λ	ρ
00	99	0	Тринклера	17,0	2,45	1,34

Варианты задачи: 16, 17, 18, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 36, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 53, 55, 61, 65, 66, 67, 87, 99.

ВУЗ: ЯГТУ

26.62 Тема «Теплопередача через плоскую стенку»

Определить на сколько снизятся тепловые потери ограждающих конструкций (стен) здания с известной общей площадью стен F, толщиной δ₁ и с коэффициентом теплопроводности λ₁, если на стены наложить слой тепловой изоляции толщиной δ₃ с коэффициентом теплопроводности λ₃.

С внутренней стороны стены имеют слой гипсовой штукатурки толщиной δ₂=15 мм с коэффициентом теплопроводности λ₃=0,375 Вт/(м·К).

Внутри помещения требуется поддерживать температуру воздуха t_f1. Температура окружающего воздуха с внешней стороны t_f2.

Коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны принять равным α₁=10,0 Вт/(м²·К). Коэффициент теплоотдачи с внешней стороны здания принять для зимних условий равным α₂=23,0 Вт/(м²·К).

Определить также глубину промерзания многослойной конструкции стены с изоляцией.

Коэффициенты теплопроводности материала стен, материала тепловой изоляции выбрать по справочным данным без учета температурной зависимости. Контактным сопротивлением между слоями стенки пренебречь.

Таблицы 1 и 2

Параметры	Вариант 00
Материал стены	Шлакобетон
δ₁, мм	500
F, м²	600
Материал тепловой изоляции	Минераловата
δ₃, мм	200
Изоляция	снаружи
t_f1, ºС	20
t_f2, ºС	-30

Варианты задачи: 04, 06, 08, 09, 12, 17, 37, 40, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 57, 76.

ВУЗ: ЯГТУ

26.89 Тема «Теплопередача через цилиндрическую стенку»

Внутри трубы с внутренним диаметром d и толщиной стенки δ движется горячая вода со скоростью ω₁, имеющая среднюю температуру t_f1. На внутренней поверхности трубы имеется слой накипи толщиной δ₁.

Наружная поверхность покрыта слоем материала толщиной δ₂ с известным коэффициентом теплопроводности λ₂ и находится в поперечном потоке воздуха, обтекающем трубу со средней скоростью ω₂ и имеющем температуру t_f2.

Известна степень черноты наружной поверхности ε.

Определить: 1. Температуры на внутренней и наружной поверхностях трубы, а также температуры внешнего покрытия со стороны воздуха.

Суммарную линейную плотность теплового потока (тепловые потери с 1 м длины), передаваемого в воздух за счет конвекции и за счет излучения с помощью критериальных уравнений.

Коэффициенты теплопроводности материала стенки трубы, воды, воздуха, а также все другие необходимые теплофизические параметры выбрать по справочным данным при средней температуре без учета температурной зависимости.

Таблица 1

Вариант 00
ω₁, м/c	t_f1, ºC	t_f2, ºC	ω₂, м/c	ε
1,0	100	25	2,0	0,80

Таблица 2

Материал трубы	d, мм	δ, мм	δ₁, мм	δ₂, мм	λ₂, Вт/(м²·К)
сталь	90	6	2,0	50	0,06

Варианты задачи: 16, 17, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 36, 38, 40, 41, 42, 43, 53, 55, 61, 62, 66, 67, 88.

ВУЗ: ЯГТУ

13.135 (Вариант 04) Тема «Процессы с водяным паром»

Влажный водяной пар со степенью сухости х₁=0,95 в количестве М (кг/c) с давлением р₁ поступает в пароперегреватель паротурбинной установки, где его температура повышается на Δt.

После пароперегревателя пар адиабатически расширяется на лопатках турбины до давления р₂=5 кПа.

Определить начальные, промежуточные и конечные значения температур и энтальпии пара, а также количество теплоты, подведенное в пароперегревателе, удельную располагаемую работу пара в турбине, теоретическую мощность турбины, степень сухости и температуру после турбины.

Изобразить процессы схематично в р-υ, T-Δs и H-Δs диаграммах.

При решении использовать только диаграмму состояния водяного пара.

Таблица 1 Исходные данные

р₁, МПа	М, кг/с	Δt, ºС
0,5	1,4	320

h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

ВУЗ: ЯГТУ

27.56 Тема «Расчет теплообменного аппарата»

Пароводяной кожухотрубный Z-ходовой теплообменник (бойлер), предназначен для нагрева воды в системе отопления здания от температуры t_f1, ºС до t_f2, ºС, в количестве G₁, кг/c.

Вода движется внутри трубок с внутренним диаметром d₁, мм, изготовленных из материала с коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м·К) со скоростью W₁, м/с.

Греющий теплоноситель — сухой насыщенный водяной пар с абсолютным давлением р_нас, МПа, который конденсируется на внешней поверхности труб диаметром d₂, мм.

Тепловыми потерями в окружающую среду пренебречь.

Определить: расход пара и количество передаваемого тепла; коэффициенты теплоотдачи со стороны конденсирующегося пара и нагреваемой воды, коэффициент теплопередачи теплообменника и полную поверхность теплообменника, число трубок, их длину.

Исходные данные приведены в таблицах 1 и 2 и выбираются в зависимости от двузначного номера варианта.

Таблица 1

Первая цифра варианта	4
t_f1, ºС	30
t_f2, ºС	100
р_нас, МПа	0,25
W₁, м/с	1,7
G₁, кг/c	5,0

Таблица 2

Вторая цифра варианта	9
Ориентировочное число ходов, Z	4
Расположение труб в пучке	Вертикальное
d₂/d₁, мм	25/22
Материал трубок	Алюминий
λ, Вт/(м·К)	200

ВУЗ: ЯГТУ