Чекардовский С.М. Кабес Е.Н. Куликов А.М. Термодинамика и теплопередача ТюмГНГУ 2015
4.32 Считая теплоемкость идеального газа зависящей от температуры, определить: параметры газа в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, теплоту, участвующую в процессе и работу расширения.
Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.2,1., зависимость величины теплоемкости от температуры приведена в приложении 1.
Таблица 1
| Вариант | Процесс | t1, °С | t2, °С | Газ | р1, МПа | m, кг |
| 00 | Изохорный | 2400 | 400 | O2 | 1 | 2 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: ТюмГНГУ
17.26 Для теоретического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла, подведенную и отведенную теплоту, работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление р1=0,1 МПа, начальная температура t1=27 ºC, степень повышения давления в компрессоре π, температура газа перед турбиной t3.
Таблица 2
| Вариант | π=p2/p1 | t1, °С | G, кг/c |
| 00 | 6 | 700 | 35 |
Определить теоретическую мощность ГТУ при заданном расходе воздуха G. Дать схему и цикл установки в pυ- и Ts — диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из табл. 2. Теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры.
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: ТюмГНГУ
16.53 Провести термодинамический расчет поршневого двигателя, работающего по циклу Дизеля, если начальный удельный объем газа υ1; степень сжатия ε=υ1/υ2; начальная температура сжатия t1; количество тепла, подводимое в цикле q1. Определить параметры состояния в крайних точках цикла. Энтальпию (h), внутреннюю энергию (u) определить относительно состояния газа при T0=0 K, энтропию (s) — относительно состояния при условиях T0=273 K, р=0,1 МПа. Построить цикл в рυ- и Ts-координатах. Для каждого процесса определить работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить работу цикла, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело – воздух, масса 1 кг, R=0,287 кДж/(кг·К); ср=1 кДж/(кг·К). Данные к задаче выбрать из табл. 2.3.
Таблица 3
| Вариант | ε=v1/v2 | Начальная температура
сжатия t1, °С |
q1, кДж/кг |
| 00 | 14 | 25 | 900 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
Пример оформления
ВУЗ: ТюмГНГУ
10.21 Определить конечное состояние газа, расширяющегося политропно от начального состояния с параметрами р1, t1 изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты, полученную работу, если задан показатель политропы (n), конечное давление p2. Показать процесс в pυ- и Ts-координатах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 4.
Таблица 4
| Вариант | р1, МПа | t1, °С | р2, МПа | n | Газ | m, кг |
| 00 | 0,5 | 100 | 0,1 | 1,2 | О2 | 1 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: ТюмГНГУ
26.26 Плоская стальная стенка толщиной δ1 (λ1=40 Вт/(м·К)) с одной стороны омывается газами; при этом коэффициент теплоотдачи равен α1. С другой стороны стенка изолирована от окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ2 (λ2=0,40 Вт/(м·К). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α2. Определить тепловой поток ql, Вт/м² и температуры t1, t2 и t3 поверхностей стенок, если температура продуктов сгорания tг, а воздуха — tв. Данные для решения задачи выбрать из табл. 5.
Таблица 5
| Вариант 00 | |||||
| δ1, мм | α1, Вт/(м²⸱К) | tг, °С | δ2, мм | α2, Вт/(м²⸱К) | tв, °С |
| 5 | 35 | 350 | 10 | 5 | 30 |
Ответ: ql=1248 Вт/м², t1=314,34 ºC, t2=314,18 ºC, t3=282,98 ºC.
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: ТюмГНГУ
23.64 Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв, давление р1=1 МПа и скорость ω. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху (α1), а также удельный тепловой поток, отнесенный к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы d1, толщина ее δ и теплопроводность λ1=20 Вт/(м·К). Снаружи труба омывается горячими газами. Температура и коэффициент теплоотдачи горячих газов, омывающих трубу, соответственно равны tг, α2. Данные, необходимые для решения задачи выбрать из табл. 6. Физические параметры сухого воздуха для определения α1 взять из приложения 2.
Таблица 6
| Вариант | tг, °С | α2, Вт/(м²⸱К) | ω, м/c | tв, °С | d1 | δ |
| мм | ||||||
| 00 | 500 | 20 | 10 | 150 | 70 | 3 |
Ответ: α1=29,3 Вт/(м²·К), q=958 Вт/м.
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: ТюмГНГУ
22.17 Стальной трубопровод диаметром d1/d2=100 мм/110 мм с коэффициентом теплопроводности λ1 покрыт изоляцией в 2 слоя одинаковой толщины δ2=δ3=50 мм, причем первый слой имеет коэффициент теплопроводности λ2, второй λ3.
Определить потери теплоты через изоляцию с 1 м трубы, если температура внутренней поверхности t1, а наружной поверхности изоляции t4. Определить температуру на границе соприкосновения слоев t3. Как изменится величина тепловых потерь с 1 м трубопровода, если слой изоляции поменять местами, т.е. слой с большим коэффициентом λ наложить непосредственно на поверхность трубы? Данные выбрать из табл. 7.
Таблица 7
| Вариант 00 | ||||
| λ1, Вт/(м⸱К) | λ2, Вт/(м⸱К) | λ3, Вт/(м⸱К) | t1, °С | t4, °С |
| 50 | 0,06 | 0,12 | 250 | 50 |
Ответ: а) ql=89,6 Вт/м, t3=96,3 ºС; б) q′l=105,7 Вт/м, t′3=159,3 ºС; в) после перемены местами слоев тепловой изоляции потери тепла теплопроводом увеличатся на 18,0 %.
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: ТюмГНГУ
23.7 Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tc, температура воздуха в помещении tв, а диаметр трубы d. Степень черноты трубы Ес=0,9. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 8.
Таблица 8
| Вариант | d, мм | tс, °С | tв, °С |
| 00 | 220 | 150 | 15 |
Ответ: q=1492 Вт/м.
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: ТюмГНГУ
