Контрольная Техническая термодинамика. Вариант 1, задачи 1-3, вопросы, номер: 140550

"
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА 2
Задача 1. 2
Контрольные вопросы 5
РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА 8
Задача 2. 8
Контрольные вопросы 15
РАСЧЕТ РЕКУПЕРАТИВНОГО ВОДОВОЗДУШНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА 19
Задача 3. 19
Контрольные вопросы 24
Литература 27



Задача 1.
В сосуде объемом V = 1 литр находится газ, нагреваемый от некоторого начального состояния, обозначаемого индексом «1», до конечного (индекс «2»).
В начальном состоянии температура газа t1 = 270C.
Газ нагревается до температуры t2. При этом его манометрическое давление удваивается, т.е. Рм2 = 2Рм1.
Кроме того, считаются заданными тип газа и его манометрическое давление Рм1 в начальном состоянии. Эти данные представлены в таблице индивидуальных вариантов .
Требуется определить:
- массу газа в сосуде, М;
- абсолютное давление в начальном состоянии, Р1;
- удельный объем газа в начальном и конечном состояниях, V1 и V2;
- конечную температуру газа, Т2, t2.;
- конечное абсолютное давление, Р2;
- количество теплоты, полученное 1кг газа при нагревании, q12;
- количество теплоты, полученное всей массой газа, Q12.
Исходные данные.
Вариант Рм1, МПа Тип газа
1 0,1 О2

Контрольные вопросы
1.Из чего складывается понятие идеального газа?
2.Назовите параметры состояния идеального газа.
3.Каким образом параметры состояния идеального газа связаны между собой в уравнении Клапейрона?
Что такое молярная масса?
Чем различаются газовая и универсальная газовая постоянные?
Что такое удельная массовая и удельная молярная теплоемкость?
Дайте определение изохорной и изобарной теплоемкостям.
В какой форме в теплотехнических расчетах учитывается температурная зависимость теплоемкости?
Задача 2.
Задачей настоящей работы является расчет прямого термодинамического цикла (см. рис. 2), образованного совокупностью следующих процессов: процесс 1-2 (изобарный, Р = const); 2-3 (адиабатный, РVk = const); 3-4 (изотермический, РV = const); 4-5 (политропный, РVn = const); 5-1 (изохорный, V = const).

Рис. 2. Расчетный термодинамический цикл.
Исходные данные

Вариант Р1,
МПа V1,
м3/кг V2,
м3/кг Р3,
МПа V4,
м3/кг n Рабочее тело
1 1,00 0,156 0,250 0,100 0,350 1,20 O2

Контрольные вопросы
Перечислите термодинамические процессы, их уравнения и графические изображения на PV-диаграмме.
Что такое внутренняя энергия газа и какова формула для ее вычисления?
Как вычисляется работа термодинамического процесса?
Перечислите свойства прямого термодинамического цикла.
Дайте определение термического к.п.д. цикла.
Задача 3.
Задачей настоящей работы является расчет водовоздушного теплообменника, заключающийся в определении его основных характеристик. К их числу относятся: полная поверхность теплообмена Sп, массовый расход воды G2, протекающей через теплообменник, средний логарифмический температурный напор ? tср, тепловая мощность Q.
Объектом расчета является рекуперативный (т.е. работающий в стационарном режиме с несмешивающимися потоками теплоносителей) теплообменник типа «труба в трубе», схематически изображенный на рис. 3. Предполагается, что теплоносители могут двигаться как в одну сторону (прямоточная схема), так и на встречу друг другу (противоточная схема). Расчет выполняется для обеих схем движения теплоносителей. В зависимости от схемы движения распределение их температур внутри теплообменника носит различный характер и выглядит так, как показано на рис. 4. При этом вход и выход из теплообменника принято определять по местам входа и выхода горячего теплоносителя.

Рис.3. Схема теплообменника. 1 - поток горячего теплоносителя (воздух),
2 - поток холодного теплоносителя (вода),
3 - внутренняя труба,
4 - наружная труба.


Рис. 4. Характерные температурные профили горячего (1) и холодного (2) теплоносителей
в прямоточном (а) и противоточном (б) теплообменниках,
S - текущая поверхность теплообмена,
Sп - полная поверхность теплообмена,
t1?, t1? - начальная и конечная температуры горячего теплоносителя,
t2?, t2? - то же у холодного теплоносителя.

При выполнении расчетов считаются известными следующие величины: коэффициент теплопроводности материала стенки внутренней трубы ? = 40Вт/(м•К), толщина стенки ?= 4мм, теплоемкость воды Ср = 4,19кДж/(кг•К). Остальные величины задаются в соответствии с индивидуальными вариантами . К ним относятся:
- начальные и конечные температуры воздуха и воды t1?, t1?, t2?, t2?;
- коэффициенты теплоотдачи от воздуха к стенке внутренней трубы ?1 и от стенки к воде ?2;
- массовый расход воздуха G1.
Исходные данные
Вариант G1,
кг/с ?1,
Вт/(м2К) ?2,
Вт/(м2К) t1?,
0С t1?,
0С t2?,
0С t2?,
0С
1 5,4 20 4000 500 250 10 90

Контрольные вопросы
Что означает термин полная поверхность теплообмена?
Из каких стадий состоит процесс теплопередачи от горячего газа к холодной воде?
В чем состоит принципиальное отличие прямоточного теплообменника от противоточного?
Объяснить смысл понятий «локальный» и «средний» температурный напор в теплообменнике.
Раскрыть смысл термина «тепловая мощность теплообменника».
На основании расчетов теплообменников ответить на вопрос о том, какая из схем (прямоточная или противоточная) предпочтительнее.
"