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 р2изб.

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 р2изб.

Определить необходимый массовый расход охлаждающей жидкости (воды) в системе охлаждения компрессора, если температура в ней не должна повышаться более, чем на Δtсж, 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
р2изб, МПа 0,60
n 1,55
Δtсж, 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 р2изб.

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

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 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
р2изб, 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, 3940, 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 tf1. Температура окружающего воздуха с внешней стороны tf2.

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
tf1, ºС 20
tf2, 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 tf1. 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 tf2.

Известна степень черноты наружной поверхности ε.

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

  1. 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 tf1, ºC tf2, 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, МПаМ, кг/сΔt, ºС
0,51,4320

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 tf1, ºС до tf2, 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 рнас, 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 варианта4
tf1, ºС30
tf2, ºС100
рнас, МПа0,25
W1, м/с1,7
G1, кг/c5,0

Таблица 2 

Вторая цифра варианта9
Ориентировочное число ходов, Z4
Расположение труб в пучкеВертикальное
d2/d1, мм25/22
Материал трубокАлюминий
λ, Вт/(м·К)200

ВУЗ: ЯГТУ