Контрольная Теплотехника, 10 задач вариант 5, номер: 257454

Задача 1
Смесь идеального газа массой , заданная объемными долями и занимающий объем , нагревается при постоянном давлении от температуры , а затем охлаждается при постоянном объеме до исходной температуры . Определить давление и конечный объем смеси, работу расширения, теплоту и изменения энтропии 1 кг смеси. Указать, какое манометрическое давление будет иметь газовая смесь в конце изобарного нагрева и изохорного охлаждения, если барометрическое давление равно .
Расчет проиллюстрировать изображением процессов в и диаграммах. Задачу решить с учетом нелинейной зависимости теплоемкости газа от температуры. Данные выбрать из таблицы 1.
Таблица 1
предпоследняя цифра шифра , кг , м3 , мм рт. ст. последняя цифра шифра

Объемные доли газовой смеси %




5 44 50 740 5 300 600 40 25 35 – – –
Контрольные вопросы
1. Напишите уравнение первого закона термодинамики для изохорного и изобарного процессов.
2. Вычислите средние массовые и объемные теплоемкости для любого из компонентов газовой смеси в интервале , считая зависимость теплоемкости от температуры линейной .
Задача 2
В изохорном процессе температура газа массой изменяется от до . Начальное давление газа , затем газ адиабатно расширяется.
Определить температуру, давление, удельный объем в конце адиабатного расширения и суммарную работу процессов, если температура рабочего тела в точках один и три равны. Представить процессы в и диаграммах. Принять .
Данные выбрать из таблицы 2
Таблица 2
предпоследняя цифра шифра , кг
, Па
последняя цифра шифра ,
,
газ химическая формула
5 2,5
5 27 62 Водород Н2
Контрольные вопросы
1. Запишите соотношение параметров в изохорном и адиабатном процессах.

2. Что определяет показатель степени «К» в уравнении адиабатного процесса и какие численные значения он имеет для двух- трехатомных идеальных газов?
3. Почему теплоемкость газа при постоянном давлении всегда больше теплоемкости при постоянном объеме?
Задача 3
В цилиндре над поршнем при давлении и степени сухости находится водяной пар, первоначальный объем которого . К пару изотермически подводится тепло в количестве .
Определить начальные и конечные параметры пара , изменение его внутренней энергии и работу, произведенную при расширении. Представить процесс в и диаграммах
Данные выбрать из таблицы 3
Таблица 3
предпоследняя цифра шифра

последняя цифра шифра


5 11,5 0,16 5 11,0

Контрольные вопросы
1. Что такое теплота парообразования? Как ее определить, пользуясь диаграммой ?

2. Как определить теплоту перегрева?
3. Что такое «внутренняя» и «внешняя» теплота парообразования? От каких параметров они зависят?
4. Как найти удельный объем влажного пара, пользуясь таблицами водяного пара?
Задача 4
Для идеального цикла двигателя внутреннего сгорания (ДВС) со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, произведенную работу и термический КПД, если начальные параметры рабочего тела и , степень сжатия , степень повышения давления , степень предварительного расширения .
Рабочее тело – воздух.
Принять ; .
Представить процесс в и диаграммах.
Данные выбрать из таблицы 4
предпоследняя цифра шифра МПа ,

последняя цифра шифра



5 0,15 20 5 13,5 2,9 1,7
Контрольные вопросы
1. Изобразите в и диаграммах циклы с подводом тепла при и ?
2. Чем ограничены степени сжатия в циклах ДВС при и ?

3. Каковы пути повышения термического КПД ДВС?
Задача 5
Определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла Ренкина, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла, теоретическую мощность турбины, термический КПД, если давление в котле , температура пара перед турбиной , давление в конденсаторе , расход пара М. Цикл изобразить в и диаграммах.
Данные выбрать из таблицы 5.
Таблица 5
предпоследняя цифра шифра , МПа , МПа последняя цифра шифра ,
, т/ч

5 7,0 0,015 5 425 1050
Контрольные вопросы
1. Чем отличается цикл Ренкина от цикла Карно?
2. Чему равен термический КПД существующих паросиловых установок и каковы пути его повышения?
Задача 6
В первую ступень двухступенчатого компрессора засасывается воздуха при температуре и давлении . Давление сжатого воздуха в ступенях и .
Найти температуру и объем воздуха в конце сжатия в каждой ступени и работу, затраченную на сжатие воздуха по изотерме, адиабате ( ) и политропе ( ).
Определить степень повышения давления в каждой ступени. Изобразить процесс в и диаграммах.
Предпоследняя цифра шифра

Последняя цифра шифра


Процесс сжатия
5 0,20 21 5 0,15 0,75 1,5 изотерма
Контрольные вопросы
1. Какой процесс более выгоден при сжатии воздуха в поршневом компрессоре?
2. Для чего применяется многоступенчатое сжатие и в чем его преимущество?
Задача 7
Температура на внешних поверхностях двухслойной стенки и , толщина и , коэффициент теплопроводности материала стенок и .
Определить величину удельного теплового потока, температуру на границе слоев, термическое сопротивление стенки и эквивалентный коэффициент теплопроводности.
Данные выбрать из таблицы 7.
Таблица 7
предпоследняя цифра шифра
последняя цифра шифра
Вт/м•К Вт/м•К

5 1200 100 5 250 400 1,5 0,8
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте основной закон теплопроводности. Дайте пояснения к величинам, входящим в его аналитическое выражение.

2. Что характеризует коэффициент теплопроводности, его размерность и основные факторы, влияющие на его изменение?
Задача 8
Охлаждение жидкости осуществляется в горизонтально расположенной трубе диаметром . Температура жидкости вдали от стенки трубы , температура поверхности трубы .
Определить коэффициент теплоотдачи и длину трубы, если отводиться кВт тепла.
Данные выбрать из таблицы 8.
Таблица 8
предпоследняя цифра шифра

последняя цифра шифра

Жидкость (теплоноситель)
5 125 45 5 40 40 воздух
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте основной закон теплоотдачи. Дайте пояснения величинам, входящих в его аналитическое выражение.
2. Как изменяется интенсивность теплообмена в трубах, если в Вашем варианте заменить теплоноситель на соседний?
Задача 9
Тепло дымовых газов передается через плоскую стенку котла кипящей воде. Принимая температуру газов , воды , коэффициент теплоотдачи от газов к стенке и от стенки – воде , определить термические сопротивления, коэффициенты теплопередачи и удельные количества передаваемого тепла от газов к воде для следующих случаев:
А) стенка стальная толщиной
Б) стенка медная толщиной
В) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной
Г) со стороны газов стальная стенка покрыта слоем сажи толщиной
Для случая «Г» определить температуры всех слоев стенки.
Данные выбрать из таблицы 9
Таблица 9
предпоследняя цифра шифра

,

,

последняя цифра шифра ,
мм ,
мм ,
мм
5 800 140 120 1500 5 – 8 2
Контрольные вопросы
1. Какие виды теплообмена имеют место при теплопередачи и как определить количество теплоты при сложном теплообмене?
2. Что характеризует коэффициент теплопередачи, его размерность и каковы основные факторы, оказывающие влияние на его изменение?
Задача 10
Определить площадь поверхности нагрева и число секций водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе». Греющая вода движется по внутренней трубе диаметром (внутренний) и (наружный) и имеет температуру на входе . Расход греющей воды кг/ч.
Нагреваемая вода движется противотоком пол кольцевому каналу между трубами и нагревается от до . Расход нагреваемой воды . Длина одной секции теплообменника .
Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.
Данные выбрать из таблицы 10
Внутренний объем наружной трубы .
Таблица 10
предпоследняя цифра шифра ,
мм ,
мм ,

,
кг/ч последняя цифра шифра ,
,
,
кг/ч , м
, мм
5 35 38 90 2300 5 20 49 3300 2,0 60
Контрольные вопросы
1. В чем различие между рекуперативными, регенеративными и смесительными теплообменниками?
2. Напишите уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи для рекуперативного теплообменника и дайте соответствующие пояснения используемых величин и их размерности.