Третьякова Н.Г. Фукс Л.А. Теплотехника КемТИПП

19.56 В двухступенчатом поршневом компрессоре происходит сжатие газа от начального давления р₁=0,1 МПа до давления р₂. После сжатия в первой ступени газ охлаждается в промежуточном холодильнике до начальной температуры t₁. Объемный расход газа через компрессор V (при нормальных условиях); сжатие в обеих ступенях происходит по политропе с показателем n; температура воды, охлаждающей компрессор, повышается на Δt. Определить работу сжатия и теоретическую мощность компрессора, расход охлаждающей воды, прокачиваемой (последовательно) через рубашки цилиндров и промежуточный холодильник, изменение внутренней энергии и энтропии газа при сжатии и объёмный расход газа на выходе из компрессора. Определить также работу сжатия и теоретическую мощность компрессора при изотермическом сжатии газа. Процессы сжатия и охлаждения показать в p-υ и T-s диаграммах.

Данные для решения задачи выбрать из табл. 4.11.

Таблица 4.11 — Исходные данные

Вариант 14
Род газа	V, м³/ч	р₂, МПа	t₁, ºС	Δt, ºС	n
СО	425	3,4	22	29	1,14

Варианты задачи: 41, 95.

ВУЗ: КемТИПП

18.49 Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления на примере паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, определив работу получаемую в турбине, термический КПД цикла и удельный расход пара для двух различных значений начальных и конечных параметров пара. Указать конечное значение степени сухости х₂ (при давлении р₂). Изобразить схему простейшей паросиловой установки и дать краткое описание ее работы. Представить цикл Ренкина в диаграммах T-s и h-s.

Таблица 4.12 — Исходные данные

Вариант 14
Параметры пара I варианта			Параметры пара II варианта
р₁, МПа	t₁, ºС	р₂, кПа	р₁, МПа	t₁, ºС	р₂, кПа
4	400	70	14	580	4

ВУЗ: КемТИПП

21.30 Определить холодильный коэффициент паровой аммиачной установки (с дросселем) по известной температуре влажного пара NH₃ на входе в компрессор t₁ и температуре сухого насыщенного пара NH₃ за компрессором t₂. По заданной холодопроизводительности Q₀ определить также массовый расход аммиака и теоретическую мощность привода компрессора. Изобразить схему установки и её цикл в T-s диаграмме.

Данные для решения задачи выбрать из табл. 4.13.

Таблица 4.13 – Исходные данные

Вариант	t₁, ºC	t₂, ºC	Q₀, кВт
14	-25	30	210

ВУЗ: КемТИПП

22.18 Предложить оптимальную конструкцию двухслойной тепловой изоляции паропровода диаметром d₂/d₁, если толщины слоев одинаковы δ₂=δ₃, температура внутренней поверхности трубы t₁, наружной поверхности изоляции t₄. Коэффициенты теплопроводности материала трубы λ₁=55 Вт/(м·К), одного из слоев изоляции λ₂, другого λ₃. Для решения задачи рассмотреть различные случаи расположения изоляции (1-2-3, 1-3-2), определить потери теплоты с единицы длины паропровода и температуры на границе соприкосновения слоев для каждого случая. Построить графики изменения температуры в слоях изоляции.

Таблица 4.14 – Исходные данные

Вариант 14
d₁,мм	d₂,мм	δ, мм	t₁, ºC	t₄, ºC	λ₂	λ₃
					Вт/(м·К)
100	108	40	120	-30	0,55	0,03

Варианты задачи: 41, 95.

ВУЗ: КемТИПП

26.28 По горизонтально расположенной стальной трубе с коэффициентом теплопроводности λ=17 Вт/(м·К) со скоростью ω₁ течет вода, имеющая температуру t_в. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз, а давление 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху; коэффициент теплопередачи k и тепловой поток q_l, отнесенный к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁, а внешний – d₂.

Таблица 4.15 – Исходные данные

Вариант	t_в, ºС	ω, м/c	t_воз, ºС	d₁	d₂
				мм
14	170	4,4	30	180	200

ВУЗ: КемТИПП

27.1 Определить поверхность нагрева газоводяного рекуперативного теплообменника, работающего по противоточной схеме. Греющий теплоноситель – дымовые газа с начальной температурой t′_г и конечной t″_г. Расход воды через теплообменник – G_в, начальная температура воды t′_в, конечная t″_в. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке принять α_г, от стенки трубы к воде α_в. Теплообменник выполнен из стальных труб (коэффициент теплопроводности λ=50 Вт/(м·К) с наружным диаметром d=50 мм и толщиной стенки δ=4 мм). Определить также поверхность теплообменника по прямоточной схеме и сохранении остальных параметров неизменными. Для обеих схем движения (противоточной и прямоточной) показать графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена. Указать преимущества противоточной схемы.

Таблица 4.16 – Исходные данные

Вариант 14
G_в, кг/c	t′_г, ºС	t″_г, ºС	t′_в, ºС	t″_в, ºС	α_г	α_в
					Вт/(м²·К)
3,7	460	210	18	160	50	4500

ВУЗ: КемТИПП

18.53 По заданному топливу и паропроизводительности D котельного агрегата выбрать тип топки и коэффициент избытка воздуха α. Рассчитать теоретически необходимое количество воздуха для горения 1 кг (1 м³) топлива, составить тепловой баланс котельного агрегата и определить его КПД (брутто). Рассчитать часовой расход натурального и условного топлива (непрерывной продувкой пренебречь). Вид топлива, давление р_пп и температуру t_пп перегретого пара, температуру питательной воды t_пв, температуру уходящих газов t_ух принять по табл. 4.17.

Таблица 4.17

Вариант 41
Тип топлива	р_пп, ат	t_пп, ºС	t_пв, ºС	D, т/ч	t_ух, ºС
Воркутинское Ж	14	270	90	15	200

ВУЗ: КемТИПП

16.73 Определить диаметр цилиндра D и ход поршня S четырехтактного по известным значениям эффективной мощности N_e, среднего индикаторного давления p_i, механического КПД η_м, числа оборотов двигателя n, и отношения S/D.

Рассчитать часовой и эффективный удельный расходы топлива, если индикаторный КПД двигателя η_i, а низшая теплота сгорания Q_н^р=46 МДж/кг, z — число цилиндров двигателя.

Исходные данные выбрать из таблицы 4.18.

Таблица 4.18

Вариант 1
N_e, кВт	n, об/мин	p_i, кПа	z	η_i	η_м	S/D
140	2500	860	8	0,44	0,84	1,15

ВУЗ: КемТИПП

17.29 Определить значение эффективного КПД η_е и эффективной мощности N_e газотурбинной установки (ГТУ) без регенерации тепла по заданной степени повышения давления в компрессоре π=р₂/p₁ известным адиабатным КПД компрессора η_к и турбины η_т, температуре воздуха перед компрессором t₁, температуре газа перед турбиной t₃ и по известному расходу воздуха через ГТУ — G_воз.

В расчете принимать: теплоёмкость воздуха (и газа) с_р=1,05 кДж/(кг·К); показатель адиабаты k=1,4; механический КПД ГТУ η_м=0,98. Изобразить схему ГТУ без регенерации и дать к ней необходимые пояснения. Показать, как зависит КПД ГТУ без регенерации тепла от степени повышения давления в компрессоре η=f(π) при T₃=f(π)=const.

Данные для решения задачи выбрать из табл. 4.19.

Таблица 4.19

Вариант 41
t₁, ºС	t₃, ºС	π	η_к	η_т	G_воз, кг/c
12	760	6,5	0,80	0,84	45

ВУЗ: КемТИПП