Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Часть 1. Теоретические основы теплотехники

Стр 1 из 3Следующая ⇒

ТЕПЛОТЕХНИКА

Учебно-методическое пособие

к контрольной работе для студентов

Составитель:

доцент кафедры «Электротехнология сельскохозяйственного производства»

Е.В.Дресвянникова

Ижевск

ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА

2011

Содержание

Общие методические указания

2. Программа к изучению дисциплины

3. Вопросы для подготовки к экзамену

Задание для контрольной работы

4.1. Методические указания к выполнению контрольной работы

4.2. Задание к контрольной работе

4.3. Вопросы для самоподготовки

Приложения

Литература

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Методические указания составлены в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства». По дисциплине выполняется контрольная работа по индивидуальным заданиям, которые приведены в настоящих методических указаниях.

При изучении дисциплины студент овладевает теоретическими знаниями и практическими навыками по рациональному применению теплоты, эффективному использованию теплотехнического оборудования.

В результате изучения дисциплины студент должен:

- уметь применять уравнения и справочную литературу для расчета различных теплотехнических задач;

- уметь математически сформулировать конкретную теплотехническую задачу и выполнить ее решение путем физического и математического моделирования;

· уметь выполнять тепловой расчет теплообменных аппаратов

Курс «Теплотехника» рекомендуется изучать в последовательности, указанной в программе и методических указаниях. Необходимо разобраться в основных понятиях и определениях, которые, как правило, предшествуют выводу определенной формулы.

ПРОГРАММА К ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕПЛОТЕХНИКА»

Часть 1. Теоретические основы теплотехники

1.1 Техническая термодинамика

1.1.1 Основные понятия и определения

Основные понятия и определения. Предмет и метод термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое состояние. Параметры состояния. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Термодинамический процесс.

Газовые смеси. Массовая, объемная и молярная доли компонентов газовой смеси. Парциальное давление. Закон Дальтона для газовых смесей. Газовая постоянная смеси. Кажущаяся молярная масса смеси.

Законы термодинамики

Первый закон термодинамики. Теплота. Работа расширения-сжатия. Внутренняя энергия. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Теплоемкость. Энтальпия. Энтропия. Первый закон термодинамики через энтальпию.

Второй закон термодинамики. Принцип возрастания энтропии. Вечные двигатели первого и второго рода. Формулировка второго закона термодинамики.

Эксергия. Эксергический метод анализа термодинамических процессов.

Термодинамические процессы идеальных газов. Политропный процесс. Частные случаи политропного процесса: адиабатный, изохорный, изобарный и изотермический процессы. Методика исследования политропных процессов.

Реальные газы

Уравнение состояния реальных газов. Водяной пар. Процесс парообразования. Параметры состояния жидкости и пара. Изменение состояния пара. Процесс парообразования в PV-,Ts-, is-диаграммах.

Влажный воздух. Основные определения и характеристики. id-диаграмма. Процессы изменения состояния влажного воздуха, их изображение в id-диаграмме.

Термодинамика открытых систем

Первый закон термодинамики для потока. Истечение газов и паров. Дросселирование. Циклы одноступенчатых и многоступенчатых компрессоров.

Основные понятия

Теплообмен. Способы передачи теплоты. Основные определения. Дифференциальные уравнения теплообмена: уравнение энергии, уравнение непрерывности, уравнение движения.

Теплопроводность

Основной закон теплопроводности (закон Фурье). Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Температуропроводность. Граничные условия. Теплопроводность плоской стенки, многослойной стенки, теплопроводность при наличии внутренних источников теплоты. Термические сопротивления. Теплопроводность при нестационарном режиме.

Конвективный теплообмен

Закон теплоотдачи (закон Ньютона-Рихмана). Коэффициент теплоотдачи. Гидравлический и тепловой пограничные слои. Дифференциальное уравнение теплоотдачи. Основы теории подобия. Свободная и вынужденная конвекции. Критериальные уравнения для свободной и вынужденной конвекции.

Лучистый теплообмен

Основные понятия, определения. Поглащательная, отражательная и пропускательная способность тела. Закон Стефана-Больцмана. Закон Планка. Закон Вина. Закон Кирхгофа.

Теплопередача

Сложный теплообмен. Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Тепловая изоляция. Расчет теплообменных аппаратов. Классификация. Основные положения теплового расчета. Уравнения теплового баланса. Средний температурный напор. Прямоточный и противоточный схемы движения теплоносителей.

Топливо

Состав и характеристики топлива. Твердое топливо. Жидкое топливо. Газообразное топливо. Кинетические основы процесса горения. Физическое представление о горении топлива. Способы сжигания топлива. Расчеты процессов горения.

ВОПРОСЫ

К ЭКЗАМЕНАЦИОННЫМ БИЛЕТАМ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕПЛОТЕХНИКА»

1. Основные понятия технической термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое состояние. Термодинамический процесс.

2. Параметры состояния. Уравнение состояния.

3. Работа и теплота в термодинамическом процессе.

4. Теплоемкость. Виды теплоемкости. Связь между массовой, мольной и объемной теплоемкостями, изохорной и изобарной теплоемкостями.

5. Газовые смеси. Закон Дальтона. Кажущаяся молярная масса. Газовая постоянная смеси.

6. Первый закон термодинамики. Формулировка и математическое выражение. Физическая сущность величин, входящих в уравнение.

7. Внутренняя энергия, ее изменение ТДП для идеального газа.

8. Уравнение Майера. Физический смысл газовой постоянной.

9. Второй закон термодинамики. Основные формулировки. Математическое выражение.

10. Энтропия. Физический смысл. Связь между энтропией и количеством теплоты в ТДП.

11. Прямой цикл Карно. КПД цикла. Изображение в p-v и T-s координатах.

12. Обратный цикл Карно. Его изображение в p-v и T-s координатах. Холодильный коэффициент.

13. Энтальпия. Физический смысл и математическое выражение для вычисления энтальпии.

14. Формулировка первого закона термодинамики через энтальпию. Физический смысл величин, входящих в выражение.

15. Политропный процесс. Политропная теплоемкость, показатель политропы и связь между ними.

16. Изменение внутренней энергии энтальпии, энтропии в политропном процессе.

17. Вычисление теплоты и работы в политропном процессе.

18. Частные случаи политропных процессов (изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы).

19. Изотермический процесс. Связь между параметрами, изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии в процессе. Вычисление теплоты и работы в изотермическом процессе.

20. Изобарный процесс. Связь между параметрами, изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии в процессе. Вычисление теплоты и работы в изобарном процессе.

21. Изохорный процесс. Связь между параметрами, изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии в процессе. Вычисление теплоты и работы в изохорном процессе.

22. Адиабатный процесс. Связь между параметрами, изменение внутренней энергии энтальпии и энтропии в процессе. Вычисление теплоты и работы в адиабатном процессе.

23. Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме.

24. Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении.

25. Цикл ДВС с комбинированным подводом теплоты.

26. Схема компрессорной фреоновой холодильной установки. Ее цикл на Ts- диаграмме.

27. Реальные газы. Их общие свойства. Уравнение Ван-дер-Ваальса.

28. Влажный воздух. Основные понятия определения. Характеристики влажного воздуха.

29. Энтальпия влажного воздуха, id-диаграмма влажного воздуха, ее применение.

30. Процесс парообразования, его представление на pv- и Ts- диаграммах. Степень сухости.

31. Параметры кипящей жидкости.

32. Параметры сухого насыщенного пара.

33. Теплота парообразования. Первый закон термодинамики для парообразования.

34. Цикл Ренкина. КПД цикла. Схема паросиловой установки.

35. is-диаграмма для водяного пара.

36. Перегретый пар и его параметры.

37. Теплопроводность. Закон Фурье.

38. Дифференциальное уравнение теплопроводности.

39. Основы теории подобия. Критерии Nu, Gr, Pr, Re.

40. Конвективный теплообмен. Закон Ньютона Рихмана. Коэффициент теплоотдачи.

41. Теплопередача через плоскую многослойную стенку. Граничные условия. Коэффициент теплопередачи. Термическое сопротивление.

42. Расчет теплообменных аппаратов.

43. Применение теории подобия для решения задач конвективного теплообмена. Критериальное уравнение для свободной конвекции.

44. Теплообмен излучением. Закон Стефана-Больцмана.

45. КПД котельного агрегата. Определение числового расхода топлива.

46. Водоподготовка, назначение, основные способы обработки питательной воды.

47. Тепловой баланс котельного агрегата.

48. Расчет воздухообмена и тепловых потерь на вентиляцию животноводческих помещений.

49. Методика выбора калорифера.

50. Параметры микроклимата, их влияние на продуктивность животных.

51. Методика выбора приточного вентилятора.

52. Уравнение теплового баланса животноводческого помещения.

53. Расчет потока теплоты на отопление и вентиляцию по удельным характеристикам.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задания к выполнению контрольной работы

Задание на контрольную работу

Последняя

цифра учебного шифра

Номер контрольных задач

Номер контрольного вопроса

Выбирается исходя из номера зачетной книжки,

если номер превышает число 50, то формуле:

номер зачетной книжки минус 32.

Таблица. Варианты численных значений

задача	величина	Предпоследняя цифра учебного шифра
задача	величина	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	Р, МПа T, К	6 45	5,5 50	5,0 55	4,5 60	4,0 65	3,5 70	3,0 75	2,5 60	2,0 50	1,5 40
2	t1, С t2, С	10 20	12 18	12 20	8 22	11 23	15 24	16 25	9 21	10 22	13 24
3	Р1, МПа Р2, МПа T, К	6,5 2 270	6,4 2,1 275	6,3 2,2 280	6,2 2,3 285	6,1 2,4 290	6,0 2,5 295	5,9 2,6 300	5,8 2,5 295	5,7 2,4 290	5,6 2,3 285
4	Р1, МПа Р2, МПа T1, К	6,5 2 290	6,4 2,1 300	6,3 2,2 310	6,2 2,3 315	6,1 2,4 320	6,0 2,5 330	5,9 2,6 320	5,8 2,5 310	5,7 2,4 305	5,6 2,3 300
5	На рисунке
6	На рисунке
7	В условии
8	Р1, МПа Р2, МПа T1, К	1,5 0,2 290	1,4 0,1 300	1,3 0,2 310	1,2 0,3 315	1,1 0,4 320	1,0 0,5 330	1,9 0,6 320	1,8 0,5 310	1,7 0,4 305	1,6 0,3 300
9	Р1, МПа T2, K T1, К	0,5 520 290	0,4 500 300	0,3 510 310	0,2 520 315	0,1 530 320	0,4 540 330	0,4 550 320	0,8 560 310	0,7 570 305	0,6 500 320
10	Р1, МПа Р2, МПа T1, К	0,5 0,2 340	0,4 0,1 350	0,3 0,2 310	0,2 0,3 315	0,1 0,4 320	0,0 0,5 330	0,9 0,6 320	0,8 0,5 310	0,7 0,4 305	0,6 0,3 300
11	Р1, МПа Р2, МПа T1, К	0,5 0,2 260	0,4 0,1 240	0,3 0,2 250	0,2 0,3 265	0,1 0,4 275	0,4 0,5 270	0,9 0,6 270	0,8 0,5 210	0,7 0,4 220	0,6 0,3 230
12	r _N2 r _O2	79 21	78 22	77 23	76 24	75 25	77 23	78 22	76 24	75 25	74 26
13	m1, кг m2, кг m3, кг	10 13 27	10 14 26	11 14 26	11 15 25	12 15 25	12 16 24	13 16 23	13 17 23	14 17 23	14 13 27
14	Р1, МПа Р2, МПа T1, К T2, К	5,5 2 260 310	5,4 1 240 290	5,3 2 250 330	5,2 3 265 310	5,1 4 275 320	5,4 3 270 330	5,9 3 270 340	5,8 4 210 350	5,7 4 220 360	5,6 3 230 370
15	Р1, МПа t1, ºC x₂	0,1 200 0,7	0,5 210 0,6	1 230 0,5	2 300 0,6	1 250 0,7	0,5 230 0,75	0,1 240 0,8	0,5 250 0,85	1 230 0,9	2 200 0,95
16	Р1, МПа t1, ºC	5 300	5 350	1 300	2 350	1 350	10 300	7 300	2 250	1 230	2 200
17	Р1, МПа t1, ºC x₂	12 560 0,9	10 400 0,95	11 300 0,9	5 400 0,95	20 300 0,9	10 300 0,95	15 400 0,9	14 500 0,95	12 550 0,9	11 450 0,95
18	Р1, МПа Р2, МПа x	6,5 0,5 0.9	6,4 0,1 0.95	6,3 0,2 0.9	6,2 0,3 0.95	6,1 0,4 0.9	6,0 0,5 0.95	5,9 0,6 0.9	5,8 0,5 0.95	5,7 0,4 0.9	5,6 0,3 0.85
19	Р1, МПа x w,м/с m, кг/ч	6,5 0.9 40 5000	6,4 0.95 35 4000	6,3 0.9 30 3000	6,2 0.95 35 2000	6,1 0.9 40 5000	6,0 0.95 45 4000	5,9 0.9 50 3000	5,8 0.95 55 3500	5,7 0.9 60 4000	5,6 0.85 65 4500
20	t_С, ºС t_М, ºС	20 15	22 13	25 17	24 18	23 19	22 20	20 11	21 12	22 13	23 14
21	t, ºС t_р, ºС	20 10	22 12	25 12	24 12	23 12	22 10	20 11	21 12	22 9	23 9
22	t1, ºС t₂, ºС t3, ºС φ	20 80 35 40	25 80 40 45	28 60 35 50	25 70 38 55	30 65 40 60	25 70 45 20	30 75 40 25	25 70 35 30	30 65 33 35	25 60 42 40
23	t1, ºС t₂, ºС φ1	20 15 70	25 10 75	28 15 80	25 10 85	30 15 90	25 15 95	30 15 65	25 20 70	30 15 75	25 10 80
24	t1, ºС d1, г/кг d2, г/кг	15 8 2	10 8 4	15 10 2	20 10 5	25 12 6	20 8 4	15 8 2	10 6 4	10 6 2	15 14 4
25	t1, ºС t₂, ºС φ1	20 45 40	25 40 45	28 45 40	25 40 35	30 45 40	25 45 35	30 45 45	25 40 30	30 45 35	25 40 40
26	t1, ºС t₂, ºС φ1	20 5 70	25 5 75	28 5 80	25 10 85	30 5 90	25 5 95	30 5 65	25 10 70	30 5 75	25 0 80
27	φ1, % d_A_{, г/кг} i_В tв	50 5 10 20	40 10 10 25	60 10 10 20	65 15 15 15	55 10 20 13	35 8 12 14	45 10 12 16	50 12 14 16	55 14 16 16	65 16 10 10
28	Р1, МПа t1, ºC	0,12 30	0,15 35	0,25 30	0,4 35	0,1 35	0,2 30	0,3 30	0,4 25	0,5 23	0,2 20
29	Р1, МПа t1, ºC	0,12 10	0,15 15	0,25 10	0,4 15	0,1 15	0,2 10	0,3 10	0,4 15	0,5 13	0,2 10
30	Р1, МПа P2, МПа t1, ºC	0,12 60 10	0,15 50 15	0,25 55 10	0,4 40 15	0,1 30 15	0,2 20 10	0,3 30 10	0,4 35 15	0,5 40 13	0,2 45 10
31	Р1, МПа t1, ºC	0,12 30	0,15 35	0,25 30	0,4 35	0,1 35	0,2 30	0,3 30	0,4 25	0,5 23	0,2 20
32	ε	6	7	7.5	5.5	7	8	5	4	7.5	5.5
33	t1, ºС t₂, ºС t3, ºС	20 500 270	25 550 275	28 500 280	25 510 285	30 550 290	25 650 295	30 650 265	25 610 270	30 650 275	25 600 280
34	Р1, МПа t1, ºC ε	0,12 30 9	0,15 35 8	0,25 30 7	0,4 35 6	0,1 35 5	0,2 30 6	0,3 30 7	0,4 25 8	0,5 23 8.5	0,2 20 9
35	Р2, МПа t1, ºC	0,5 300	0,1 200	3,0 300	5 400	0,5 200	2 300	3 300	2 450	5 300	2 250
36	Р2, МПа t1, ºC	0,5 350	0,1 250	3,0 350	5 450	0,5 250	2 350	3 350	2 400	5 350	2 350
37	α1 α2 tж	25 5000 -5	20 4000 0	15 3000 -10	10 2000 -15	15 1000 -20	20 2000 -15	25 3000 -20	30 4000 -10	35 5000 -15	30 4500 -5
38	α1 α2 tж	25 5000 -5	20 4000 0	15 3000 -10	10 2000 -15	15 1000 -20	20 2000 -15	25 3000 -20	30 4000 -10	35 5000 -15	30 4500 -5
39	α1 α2 t1 t2	150 50 1300 20	160 60 1400 25	170 70 1500 30	180 75 1600 35	190 80 1700 30	200 85 1600 25	210 90 1500 20	220 95 1400 25	230 100 1300 30	240 105 1200 35
40	w tf	3 20	4 25	5 30	6 35	7 40	8 45	9 50	8 55	7 65	6 70
41	w t1	3 20	4 25	5 30	6 35	7 40	8 45	9 50	8 55	7 65	6 70
42	w t1 t2	3 20 110	4 25 120	5 30 130	6 35 140	7 40 150	8 45 160	9 50 170	8 55 160	7 65 150	6 70 140
43	w t2 t1	3 20 110	4 25 120	5 30 130	6 35 140	7 40 150	8 45 160	9 50 170	8 55 160	7 65 150	6 70 140
44	w t2 t1	3 20 80	4 25 85	5 30 90	6 35 95	7 40 100	8 35 105	9 30 100	8 25 90	7 25 95	6 20 91

Задачи

1. 0,3 м³ воздуха смешиваются с 0,5 кг углекислого газа. Оба газа до смешения имели параметры р и t. Определить парциальное давление углекислого газа после смешения.

2. Температура комнаты была t ₁. После того как печь натопили, температура в комнате поднялась до t ₂. Объем комнаты V = 50 м³, давление в ней Р = 97 кПа. Насколько изменилась масса воздуха, находящегося в комнате? Молярная масса воздуха μ=29 г/моль.

3. Баллон с гелием при давлении P ₁ и температуре t ₁ имеет массу M ₁ =21 кг, а при давлении P ₂ и той же температуре массу М ₂= 20 кг. Какую массу гелия содержит баллон при давлении P = 1,5*10⁷Па и температуре t = 27 °С?

4. Баллон, содержащий азот при давлении Р₁ и температуре t ₁, имеет массу m ₁ = 97 кг. Когда часть азота была израсходована так, что при температуре t ₂ = - 3º С давление в баллоне стало равным Р₂, масса баллона с азотом стала равной m ₂ = 93,5 кг. Какое количество азота осталось в баллоне?

Рис.1 Рис.2

5. На РТ - диаграмме изображен замкнутый процесс, который совершает некоторая масса кислорода (рис.1). Известно, что максимальный объем, который занимал газ в этом процессе, V_max =16,4 дм³. Определить массу газа и его объем в точке 1. Значения T ₁, Т₂, P ₁ и Р₂ указаны на рисунке.

6. На V Т -диаграмме изображен замкнутый процесс, который совершает некоторая масса азота (рис.2). Известно, что минимальное давление газа в этом процессе P_min =3*10⁵ Па. Определить массу газа и его давление в точке 1. Значения T ₁,T ₂, V ₁ и V ₂ указаны на рисунке.

7. Некоторая масса газа занимает объем V ₁ при давлении p ₁ и температуре T ₁. Затем газ при постоянном объеме нагревают до температуры T ₂ = 2 T ₁; после этого происходит расширение газа при постоянном давлении до объема V ₂ = 4 V ₁. Из получившегося состояния газ возвращают в начальное (Р₁, V ₁, T ₁), причем так, что во время этого процесса PVⁿ = const. Определить показатель степени п.

8. 4 кг воздуха с начальным давлением р₁ и начальной температурой t ₁ расширяется адиабатно до конечного давления р₂. Определить объем и температуру воздуха в конце сжатия, работу сжатия и изменение внутренней энергии, если показатель адиабаты k = 1,4.

9. 1 кг воздуха с начальным давлением р₁ и начальной температурой t ₁ сжимается политропно до конечной температуры t ₂. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха, если показатель политропы n = 1,35.

10. Политропно сжимается воздух до конечного давления р₂. Начальная температура воздуха t ₁ и давление р₁. Определить конечную температуру воздуха и работу, затраченному на сжатие 1 кг воздуха, если показатель политропы n = 1,25.

11. Сжимается адиабатно двуокись углерода до р₂. Начальная температура двуокиси углерода t ₁ и давление р₁. Определить работу, затраченному на сжатие 1 кг двуокиси углерода и конечную температуру двуокиси углерода, если показатель адиабаты k = 1,28.

12. Воздух (приближенно считая, что он является смесью только азота и кислорода) имеет следующий объемный состав: r_N ₂; r _О2,%. Определить весовые доли азота и кислорода в воздухе; вычислить газовую постоянную и кажущийся молекулярный вес воздуха.

13. В сосуде находится смесь газов, образовавшаяся в результате смешения m ₁ азота, m ₂ аргона и m₃ двуокиси углерода. Определить мольный состав смеси, ее удельный объем при нормальных условиях, кажущийся молекулярный вес смеси и газовую постоянную, отнесенную к одному нормальному кубическому метру.

14. Сосуд разделен перегородкой на две части, объемы которых равны V ₁ = 1,5 м³ и V ₂ = 1,0 м³. В части V₁ содержится двуокись углерода СО₂ при давлении Р₁ и температуре t ₁, а в части V ₂ - кислород O ₂ при р₂ и t ₂. Определить массовые и объемные доли С O ₂ и O ₂, кажущийся молекулярный вес смеси и ее газовую постоянную, после того как перегородка будет убрана и процесс смешения закончится.

15. Перегретый водяной пар с начальным давлением р₁ и начальной температурой t ₁ сжимается изотермически до степени сухости х₂. Определить параметры пара в начальном и конечном состоянии, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить тепловой процесс в is -диаграмме.

16. Водяной пар с начальным давлением р₁ и начальной температурой t ₁ расширяется адиабатно до давления р₂= 0,01 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состоянии, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is -диаграмме.

17. В пароперегреватель котельного агрегата поступает влажный пар в количестве 18 кг/с. Определить сообщаемое пару часовое количество теплоты Q, необходимое для перегрева пара до t, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель х, а давление пара в пароперегревателе р. Изобразить тепловой процесс в is -диаграмме.

18. Влажный пар с начальным давлением р₁ и степенью сухости х расширяется изотермически до давления р₂. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, количество переданной теплоты пару и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is -диаграмме.

19. По трубе течет водяной пар при р и x со скоростью ω. Расход пара m. Определить внутренний диаметр трубы. При решении задачи пользоваться таблицами термодинамических свойств воды и водяного пара.

20. При определении состояния влажного воздуха с помощью психрометра зафиксировано, что сухой термометр показывает tc, а влажный tм. Найти влагосодержание d, относительную влажность, энтальпию, а также температуру точки росы для этого воздуха.

21. Состояние влажного воздуха при температуре t определяется с помощью гигрометра, которым измерена температура точки росы, равная tp. Определить относительную влажность φ, влагосодержание d и энтальпию i влажного воздуха.

22. B сушильной установке производится подсушка топлива с помощью воздуха при атмосферном давлении. От начального состояния с температурой t₁ и относительной влажностью φ1 воздух предварительно подогревается до температуры t₂ и далее направляется в сушилку, где в процессе осушивания топлива охлаждается до t₃. Рассчитать необходимое количество тепла q для испарения 1 кг влаги, параметры воздуха на выходе из сушильной камеры и количество воды, которое отбирает каждый килограмм сухого воздуха от топлива. Считать, что тепловые потери отсутствуют, а топливо уже подогрето до t₂.

23. Начальное состояние влажного воздуха при атмосферном давлении задано параметрами: t₁, φ₁. Воздух охлаждается до температуры t₂. Определить, сколько влаги выпадет из каждого килограмма воздуха.

24. Для осушивания воздуха его продувают через слой вещества, поглощающего влагу (алюмогель, силикагель). Начальное состояние воздуха задано параметрами t₁, d₁. Определить температуру воздуха на выходе из подсушивающего устройства, если воздух при этом имеет влагосодержание d ₂. Теплообмен с окружающей средой отсутствует.

25. Воздух, имеющий параметры φ, t 1 и расход 1000 кг/ч, нагревается в поверхностном теплообменнике до t 2. Определить энтальпию и относительную влажность воздуха после нагрева и полный расход теплоты. Изобразить процесс в id -диаграмме влажного воздуха.

26. Воздух с параметрами φ1, t 1 охлаждается в поверхностном теплообменнике до t 2. Определить количество отведенной теплоты и отведенной влаги, если расход воздуха составляет 1000 кг/ч. Изобразить процесс в id -диаграмме влажного воздуха.

27. 1 кг воздуха потока А с параметрами φ _A, d_A смешивается с 4 кг воздуха потока В с параметрами i_B, t_B. Определить параметры смешанного воздуха φ, i. Изобразить процесс в id -диаграмме влажного воздуха.

28. Определить для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты параметры (p, υ, Т) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление р₁, начальная температура t ₁, степень сжатия ε = 18, степень повышения давления λ = 1,5, степень предварительного расширения ρ = 1,6 и показатель адиабаты k = 1,4. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ- диаграмме.

29. В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при p = const начальное давление р₁, начальная температура t ₁, степень сжатия ε = 12, степень предварительного расширения ρ = 2,0 и показатель адиабаты k = 1,4. Определить параметры (р, υ, Т) и характерные для цикла точки, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ -диаграмме.

30. Двухступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления p ₁ до давления p ₂. Сжатие политропическое с показателем политропы n =1,25. Начальная температура воздуха t ₁, производительность компрессора 500 м³/ч. Определить расход охлаждающей воды на охлаждение цилиндров и промежуточного холодильника, если ее температура возрастет на 30 ºС, а также мощность двигателя на привод компрессора, если η_к=0,65. Компрессор без вредного объема.

31. Рассчитать эффективную мощность на валу поршневого одноступенчатого неохлаждаемого компрессора, сжимающего кислород. Параметры среды, из которой всасывается газ: р₁ и t ₁. Степень повышения давления β = P ₂ / P ₁ = 7. Эффективный к. п. д. η_к= 0,7. Длина цилиндра h _ц = 250 мм;ход поршня h = 240 мм; диаметр цилиндра d = 120 мм. Вал компрессора совершает 240 об/мин. Считать, что коэффициент наполнения цилиндра X равен объемному коэффициенту X_v, т. е. считать, что параметры всасываемого газа равны параметрам среды, а утечки отсутствуют.

32. Рассчитать полезную работу, совершенную за цикл с подводом тепла в процессе v = const, если известно, что расход топлива составляет 44 г на 1 кг воздуха, ε (из таблицы), теплота сгорания топлива Q^P_H = 29 260*10³ Дж/кг, k = 1,37.

33. Для цикла Дизеля, рабочее тело которого обладает свойствами воздуха, заданы температуры, соответствующие следующим точкам цикла: t ₁; t ₂; t ₄. Определить термический к. п. д. и сравнить его с термическим к. п. д. цикла Карно в том же интервале температур.

34. Для цикла двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом тепла расход топлива составляет 0,035 кг на 1 кг рабочего тела. Начальные параметры: p ₁, t 1. Степень сжатия ε. Максимальное давление в цикле 29,4*10⁵ Н/м². Определить термический к. п. д. и долю тепла топлива, подведенного в процессе р = const. Теплота сгорания топлива Q ^р _н = 29260 кДж/кг. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

35. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальным давлением пара р₁ и температурой t ₁ и давлением в конденсаторе р₂= 4кПа. Определить термический к.п.д. цикла, работу цикла. Изобразите цикл в Т s -диаграмме.

36. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальными параметрами p ₁ и t. Давление в конденсаторе р₂= 0,04кГ/см². Определить термический к.п.д. установки и сравнить его с термическим к.п.д. цикла Карно в том же интервале температур t.

37. В камере хранения скоропортящегося сырья хлебозавода установлены плоские охлаждающие батареи, в которых циркулирует водный раствор хлорида натрия (рассол). Определить плотность теплового потока от воздуха к рассолу, если температура в холодильной камере t _к = 4⁰С, средняя температура рассола t _ж, коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке батареи а₁, от рассола к стенке а₂, коэффициент теплопроводности стальной стенки λ = 50Вт/(м²·К) и толщина стенки δ = 1,5 мм.

38. Определить плотность теплового потока от воздуха к водному раствору хлорида кальция (рассолу), циркулирующему в плоской батарее камеры хранения скоропортящегося сырья хлебозавода, если стенка батареи покрылась слоем льда толщиной δ = 5 мм. Температура в холодильной камере tк = 4⁰С, средняя температура рассола tж, коэффициент теплоотдачи от воздуха ко льду а1, коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке а2, коэффициент теплопроводности льда λ = 2,25 Вт/(м2·К), коэффициент теплопроводности стальной стенки λ ₁ = 32 Вт/(м2·К) и толщина стенки δ = 1,5 мм.

39. Плоская кирпичная стенка хлебопекарной печи с одной стороны омывается продуктами сгорания топлива с температурой t ₁, а с другой – воздухом помещения с температурой t ₂. Коэффициент теплоотдачи конвекцией равны соответственно а₁ и а₂. Коэффициент теплопроводности стенки λ = 0,6 Вт/(м²·К), толщина стенки δ = 755 мм. Кроме теплоотдачи конвекцией со стороны продуктов сгорания на стенку падает лучистый тепловой поток, часть которого q _луч = 10³ Вт/м² поглощается поверхностью стенки. Определить плотность теплового потока, проходящего через стенку.