Контрольная Теплоэнергетика и теплотехника, номер: 208761

"Задача 1.1
В помещении компрессорной станции объемом V произошла разгерметизация трубопровода, по которому транспортируется горючий газ под давлением P1 при температуре Т1 через образовавшееся в трубопроводе сквозное отверстие площадью f газ выходит в помещение.
Рассчитать, через какое время ?во всем объеме компрессорной станции может образоваться взрывоопасная смесь, а также среднюю молекулярную массу, плотность, удельный объем и изобарную удельную массовую теплоемкость смеси, если ее температура Т = 293 К, а давление Р = 100 кПа. Коэффициент расхода отверстия ? = 0,7. Воздухообмен не учитывается.
Данные, необходимые для расчетов: V = 40?102 м3, P1 = 0,5 МПа, T1 = 293 К, f =4,9?10-4 м2, газ – Метан.

Задача 2.2.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий по циклу Тринклера со смешанным подводом теплоты, имеет следующие характеристики цикла:
- степень сжатия ?=v_1/v_2 ;
- степень повышения давления ?=p_3/p_2 ;
- степень предварительного расширения ?=v_4/v_3 .
Принимая в качестве рабочего тела 1 кг газовой смеси заданного массового состава с начальными параметрами ?_1=0,1 МПа и T_1=293 К, определить параметры состояния (?,v, T) в характерных точках цикла, а также для каждого процесса, входящего в цикл:
- количество подводимой и отводимой теплоты q;
- изменение внутренней энергии ?u;
- изменение энтальпии ?i;
- изменение энтропии ?s;
- совершаемую или затрачиваемую работу l;
- работу цикла l_ц и термический КПД ?_t.
Результаты расчетов свести в таблицы. Построить цикл в ?v - и Ts- координатах в масштабе.

Задача 4.
Стальной трубопровод диаметром d1/d2(здесь d1 – внутренний диаметр, d2 – наружный диаметр труб), по которому течет масло, покрыт слоем теплоизоляции толщиной ?=50мм. Коэффициент теплопроводности
материала трубопровода ?1 и коэффициент теплопроводности теплоизоляции ?2 найти из справочных таблиц (Приложение, табл.XI).
Средняя температура масла на рассматриваемом участке трубопровода tж1. Температура окружающего воздуха tв. Коэффициент теплоотдачи от
масла к стенке ?1=100 Вт/(м2?К) и от поверхности трубопровода к воздуху
?2 = 8 Вт/(м2?К).
Определить:
-потери тепла с одного погонного метра длины оголенного трубопровода и трубопровода, покрытого теплоизоляцией;
- температуру на поверхности соприкосновения трубы и слоя теплоизоляции;
-температуру на внешней поверхности теплоизоляции;
-критическую толщину слоя теплоизоляции.
Исходные данные для расчета: d1 /d2=44/51; tж1=100 °С; tв=0 °С.

Задача 5.2
Длинный металлический(латунный) вал диаметром d = 100 мм, который имел температуру t0 = 200C, был помещён в печь с температурой tж = 8200С.
Определить температуры на оси, на поверхности вала и на расстоянии
r = 0,7r0 от оси вала через? = 25 мин после начала нагревания. Коэффициент теплоотдачи на поверхности вала ?= 140 Вт/(м2*К).

Задача 6.
Рукавная линия, имеющая диаметр рукавов d = 66 мм, поперечно обдувается ветром со скоростью ?2 = 15 м/с.Температура воздуха t2 = -200С. По рукавной линии с расходом G1= 15кг/с движется вода, температура которой на входе в рукавную линию t'1 = 50С. Рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, что температура на выходе из рукавной линии должна была бы t''1 ? 00С. Толщина стенки рукавов ? = 2мм. Эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава ? = 0,6 Вт/(м?К).

Задача 7.
Для подогрева воды выхлопными газами в цистерне пожарного автомобиля смонтирован горизонтальный трубопровод, наружный диаметр которого d = 50мм. Определить длину трубопровода, необходимую для компенсации тепловых потерь от воды через стенку цистерны в окружающую среду, приняв, что диаметр цистерны D =1,5м, её длина L = 2,5 м, температура окружающего воздуха tB = - 200C, температура воды в цистерне tж = 90C, температура стенки трубопровода tС = 140C.
Термическим сопротивлением стенки цистерны пренебречь, а температуру цистерны принять равной температуре

Задача 8.
Определить минимальное расстояние, обеспечивающее безопасность соседнего с горящим объекта, при следующих исходных данных: проекция факела пламени горящего объекта имеет прямоугольную форму размером d ? l; температура факела равна Tф; степень черноты ?ф. Для негорящего объекта допустимое значение температуры на поверхности равно Тдоп; до-пустимое значение плотности теплового потока (критическая плотность) qкр; степень черноты поверхности ?. Кроме того, оценить безопасное рас-стояние от факела до личного состава, работающего на пожаре без средств защиты от теплового воздействия, при условии кратковременного пребы-вания и длительной работы.
При кратковременном тепловом воздействии на человека принять qкр = 1120 Вт/м2; при длительном – qкр = 560 Вт/м2. При решении задачи учитывать только теплообмен излучением. . Коэффициент безопасности принять равным ?.
Данные, необходимые для расчета: d=12 м, l=8 м, Тф=14?10-2 К, ?ф=0,7, Тдоп=615 К, qкр=155?10-2 Вт/м2, ?=0,9, ?=1,8.

Задача 10.
В кожухотрубном теплообменнике жидкость (толуол) нагревается дымовыми газами, имеющими в своём составе 11% водяного пара и 13% углекислого газа по объёму. Давление дымовых газов Р =0,101 МПа. Жидкость движется внутри трубок, а дымовые газы – в межтрубном пространстве. Схема движения теплоносителей – противоток. ВнутреннийdB и внешний dHдиаметры трубок равны соответственно 10 и 12 мм, длина теплообменника L= 3 м. Количество трубок в теплообменнике n = 217. Трубки выполнены из материала с коэффициентом теплопроводности ? = 200 Вт/(м*К). Внутренний диаметр кожуха D = 0,454мм. Скорость движения жидкости w2 = 1,1м/с, её температура на входе в теплообменник t2’ = 700C. Скорость движения дымовых газов w1 = 18м/с, а их температура на входе в теплообменник t1’ = 8500C. Расстояние между трубками по фронту и глубине пучка s1 = s2 = 2dH.
Рассчитать температуру толуола t1’’ и дымовых газов t2’’ нa выходе из теплообменника.
"