Контрольная Теплотехника. Вариант 25, номер: 102823

"В-25
Задача 1.
Смесь, состоящая из кислорода О2 и азота N2 задана массовыми долями WO2 = 0,6 и WN2 = 0,4. Имея начальные параметры – давление Р1 = 0,5 МПА и температуру t1 = 90 0С, смесь расширяется адиабатно до объема V2 = 1,9 V1. Масса смеси равна 2 кг. Определить: газовую постоянную смеси, ее начальный V1 и конечный V2 объемы; конечные параметры Р2, Т2; изменение внутренней энергии; работу расширения.
Задача 2.
Рабочее тело (молекулярный кислород О2) совершает прямой термодинамический цикл, состоящий из следующих процессов: изобарного (1-2), изотермического (2-3), изобарного (3-4) и изохорного (4-1). В узловых точках цикла (1, 2, 3, 4) известны лишь некоторых параметров газа: P1 = 1∙105 Па; V1 = 1 м3/кг; V2 = 2 м3/кг; V3 = 3,8 м3/кг.
Определить:
Недостающие значения параметров состояния в узловых точках; полную работу цикла (как сумму работ составляющих его процессов); теплоту, подводимую к рабочему телу на стадии расширения; теплоту, отводимую от рабочего тела на стадии сжатия; КПД цикла. В системе координат P-V построить график цикла.
Задача 3.
Водяной пар с начальными параметрами Р1 = 5 МПА, х1 = 0,9 нагревается при постоянном давлении до температуры t2 = 460 0С, затем при постоянной энтальпии дросселируется до давления P3 = 1,2 МПа. При давлении Р3 пар поступает в сопло Лаваля, где расширяется при постоянной энтропии до давления Р4 = 5 кПа.
Используя iS-диаграмму пароводяной системы, определить: количество теплоты, подведенной к пару в процессе 1-2; изменение внутренней энергии и температуру t3 в процессе 2-3; конечные параметры пара: V4, P4, t4 и скорость W4 на выходе из сопла Лаваля.
Все процессы схематически изобразить на iS-диаграмме.
Задача 4.
По стальному каналу теплообменника, имеющему квадратное сечение, площадь которого равна S = 0,01 м2 с толщиной стенки δ1 = 1 см и теплопроводностью материала стенки λ1 = 40 Вт/(м∙К) движется поток горячего газа с температурой tГ = 1000 0С. Снаружи канал охлаждается потоком воды с температурой tВ = 94 0С. Коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке и от стенки к воде равны соответственно αГ = 10 Вт/(м2∙К) и αВ = 985 Вт/(м2∙К).
Определить:
1) Коэффициент теплоотдачи К от газа к воде;
2) Тепловой поток от газа к воде Q, приходящийся на 1 м длины канала; температуры внутренней и наружной поверхностей стенки канала t1 и t2.
Определить также параметры К, Q, t1, t2 и t3 в случае, если наружная поверхность стенки покрыта слоем накипи толщиной δ2 = 2 мм и теплопроводностью λ2 = 0,8 Вт/(м∙К) (t3 – температура поверхности слоя накипи).
Задача 5.
Определить потери теплоты Q в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tС = 230 0С, температура воздуха в окружающей среде tВ = 25 0С, а диаметр трубы равен d = 270 мм.
"