Контрольная Термодинамика. Вариант 1. 6 заданий, номер: 143819

"Задача 1
Газ, массой m = 5 кг, при начальном давлении р1 = 2,0 МПа и начальной температуре t1 = 427 °С, расширяется по политропе до конечного давления р2= 0,1 МПа и конечной температуры t2 = 27 °С. Определить начальный и конечный объемы, показатель политропы, работу расширения, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты и изменение энтропии.
Дано:
Рабочий газ - кислород О2;
Масса m = 5 кг;
Начальное давление р1 = 2,0 МПа;
Начальная температура t1 = 427 °С (Т1 =700 К);
Конечное давление р2= 0,1 МПа;
Конечная температура t2 = 27 °С (Т2 = 300 К);
Молярная масса = 32 кг/кмоль;
Универсальная газовая постоянная кислорода: = 8,314/32 = 260 Дж/(кг•К).

Задание № 4.
Определить теоретическую работу на привод одноступенчатого и трехступенчатого компрессоров при сжатии воздуха до давления р2= 12,5 МПа. Начальное давление p1 = 0,1 МПа и температура t1 = 27 0С. Показатель политропы для всех ступеней n = 1,2. Определить работу на 1м3 воздуха и температуру сжатия в одноступенчатом, трехступенчатом и четырех ступенчатом компрессорах. Оценить уменьшение затрат работы при переходе от одноступенчатого к четырехступенчатому компрессору.
Дано:
Начальное давление p1 = 0,1 МПа;
Начальная температура t1 = 27 0С (Т1 = 300K);
Конечное давление р2 = 12,5 МПа;
Показатель политропы n =1,2.

Задание 1.
Теплота газообразных продуктов горения топлива передается через стенку котла кипящей воде. На поверхности стенки заданы граничные условия третьего рода.
Температура газов tf1; температура воды tf2 ; коэффициент теплоотдачи от газов к стенке ?1; коэффициент теплоотдачи от стенке к воде ?2.
Требуется определить термические сопротивления , [(м2К)/Вт], коэффициенты теплопередачи h, [Вт/(м2К)] и количество теплоты q, [Дж], передаваемое от газов к воде через 1 м2 поверхности стенки в секунду для следующих случаев:
а) стенка стальная, совершенно чистая, толщина 82, [мм]; ?2 =50 Вт/(м К);
б) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной 83, [мм]; ?3 =2,0 Вт/(м К);
в) случай (б), дополнительное условие: на поверхности накипи имеется слой масла толщиной 84, [мм]; ?4 = 0,1 Вт/(м К);
г) случай (в), дополнительное условие: со стороны газов стенка покрыта слоем сажи толщиной 81, [мм]; ?1 = 0,2 Вт/(м К)
Приняв количество теплоты для случая а) за 100%, определить в процентах количество теплоты для всех остальных слоев.
Определить температуру tw всех слоев стенки для случая г).
Дано:
Температура газов tf1 =1200 0С;
Температура воды tf2 =220 0С;
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке ?1 = 160 Вт/(м2 К);
Коэффициент теплоотдачи от стенке к воде ?2 =3500 Вт/(м2К).
а) 82 = 16 мм, ?2 =50 Вт/(м К);
б) 83 = 10 мм, ?3 =2,0 Вт/(м К);
в) 84 = 1 мм, ?4 = 0,1 Вт/(м К);
г) 81 = 1 мм, ?1 = 0,2 Вт/(м К).

Задание № 2
В теплообменнике типа «труба в трубе» (см. рис. 1) необходимо нагреть воздух с массовым расходом m2 [кг/с] от температуры t'2 [0C] до температуры t""2 [°С]. Теплота передается от дымовых газов с начальной температурой t'1 [°С] и конечной t""1. Дымовые газы движутся по внутренней стальной трубе диаметром d2/d1 =304/300 мм. Воздух движется по кольцевому зазору противотоком к дымовым газам. Внутренний диаметр внешней трубы d3 = 504 мм.
Определить площадь теплообмена A, длину теплообменной поверхности l и суммарную мощность N, необходимую на преодоление гидравлического сопротивления при движении теплоносителей по каналам теплообменника.
Дано:
Массовый расход воздуха m2 = 0,95 кг/с;
Начальная температура t'2 =30 0C;
Конечная температура t""2 =250 0C;
Начальная температура дымовых газов t'1 = 600 0C;
Конечная температура дымовых газов t""2 = 400 0C;
Внутренний диаметр внутренней стальной трубы d1 = 0,300 м;
Наружный диаметр внутренней стальной трубы d2 = 0,304 м;
Коэффициент теплопроводности материала трубы ?с = 46 Вт/(м К);
Воздух движется по кольцевому зазору противотоком к дымовым газам; Внутренний диаметр внешней трубы d3 = 0,504 м.

Задание № 3
Стенка трубопровода диаметром d [мм] нагрета до температуры t1 [°C] и имеет коэффициент теплового излучения ?1. Трубопровод помещен в канал сечением bxh [мм], поверхность которого имеет температуру t2 [°С] и коэффициент лучеиспускания с2 [Вт/(м2 К4)]. Рассчитать приведенный коэффициент лучеиспускания спр и потери теплоты Q трубопроводом за счет лучистого теплообмена.
Дано:
Диметр трубопровода d = 400 мм;
Температура стенки трубы t1 = 527 0С (Т1 = 800 К);
Коэффициент теплового излучения ?1 = 0,8 (сталь окисленная);
Температура канала t2 = 127 0С (Т2 = 400К);
Коэффициент лучеиспускания канала с2 = 5,22 Вт/(м2 К4);
Сечение канала bхh = 600x800 мм.

Задание № 2
Расчитать суммарный потребляемый расход теплоты предприятием, если теплота расходуется на технологические нужды , отопление , вентиляцию , горячее водоснабжение
Принять постоянными значениями: теплоемкость горячей воды Св = 4200 [Дж/(кг К)]; средняя температура воздуха внутри помещения tвн = 18 °С; расчетная наружная температура воздуха, tнар = 8 °С; расход горячей воды на технологические и хозяйственно-бытовые нужды Gв=100 кг/с.
Дано:
удельный расход теплоты на выработку продукции qi = 1 ГДж/т;
производительность предприятия рi =25 т/ч;
удельная отопительная характеристика здания, q0 =600 Вт/(м3 К);
объем отопительных зданий по наружному обмеру, Vн =50?103 м3;
удельная вентиляционная характеристика здания, qв =0,4 Вт/(м3 К);
средняя температура горячей воды, = 95°С;
температура холодной воды tх.в. =18°С.

"