Контрольная по термодинамике 15 вариант. Контрольная работа. Контрольная работа По дисциплине Термодинамика и теплопередача
 Скачать 60.38 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Строительный институт Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции  Контрольная работа По дисциплине «Термодинамика и теплопередача» Вариант 15 Тюмень, 2021 Задача 1. Определить тепловой поток Q Вт, проходящий через плоскую многослойную стенку, имеющую поверхность F = 15 м2, а также найти температуру на границе слоев, если известно, что стенка состоит из слоя шамота толщиной δ1 = 0,46 м и слоя тепловой изоляции толщиной δ 2 = 0,25 м; коэффициенты теплопроводности слоев соответственно λ1 = 0,84 Вт/(м∙К) и λ2 = 0,28 Вт/(м∙К); температура внутренней поверхности стенки t1 = 1395°С, температура наружной поверхности t3 = 80°С. Как изменится величина теплового потока, если слой тепловой изоляции будет убран, а температура на наружной поверхности стенки увеличится до значения t2= 90°С. Решение. Термическое сопротивление слоя шамота:  Термическое сопротивление слоя тепловой изоляции:  Суммарное термическое сопротивление плоской двухслойной стенки:   Плотность теплового потока  через плоскую двухслойную стенку из закона Фурье:  Тепловой поток через поверхность площадью  : Температура на границе слоёв    или:   такой же результат. Если слой тепловой изоляции будет убран, а температура на наружной поверхности стенки увеличится до значения t2= 90°С, величина теплового потока  составит  т.е. увеличится в  Ответ: тепловой поток  ;температура на границе слоев  тепловой поток без слоя изоляции  , увеличится в  .Задача 2 «Параметры состояния» Какой объем занимает 1 кг метана при температуре 34 0С и давлении 0,12 МПа. Решение:  =  =1.32 ;Ответ: 1 кг метана занимает 1.32 .Задача 3 «Параметры состояния» Во сколько раз объем определенной массы газа при Т1 =-190С меньше, чем при Т2 =250С, если давление в обоих случаях одинаковое? Решение:  ;  Ответ: объем газа меньше в 1.17 раза. Задача 4 «Параметры состояния» Определить массу 5 м3 водорода, 5 м3 кислорода и 5 м3 углекислоты при давлении 10 бар и температуре 34 0С. Решение: PV=mRT;   ;   Ответ:  = кг;   Задача 5 «Параметры состояния» Баллон с кислородом емкостью 20 л находится под давлением 6 Мпа при 17 0С. После расходования части кислорода давление понизилось до 4.9 Мпа, а температура упала до 11 0С. Определить массу израсходованного кислорода. Решение:     Ответ: кислорода израсходовано 2.64 кг. Задача 6 В котельной электрической станции за 20 ч работы сожжены 62 т каменного угля, имеющего теплоту сгорания 28900 кДж/кг. Определить среднюю мощность станции, если в электрическую энергию превращено 16 % тепла, полученного при сгорании. Решение: Количество тепла, превращенного в электрическую энергию за 20 ч работы Q=62*1000*28900*0.16 = 286.688∙106 кДж. Эквивалентная ему электрическая энергия или работа L=286.688*106 /3600=79635.5 Средняя электрическая мощность станции N=79635.5/ 20 = 3981.7кВт Ответ: Средняя электрическая мощность станции равна 3981.7 кВт Задача 7 В закрытом сосуде заключен газ при разряжении 43 мм.рт.ст. и температуре 680С. Показания барометра – 760 мм рт.ст. до какой температуры нужно охладить газ, чтобы разряжение стало равным 100 мм рт.ст? Решение: Так как процесс происходит при V=const, то согласно формуле P1/P2=T1/T2 получаем: T2=(P2*T1)/P1=((760-100)*(273+68))/(760-43)= 313К = 400С. Ответ: Охладить газ нужно до температуры 400С. Задача 8 1 кг воздуха при давлении 4,75 бар и температуре 1110С расширяется политропно до давления 1,34 бар. Определить конечное состояние воздуха, изменение внутренней энергии, количество внутренней энергии, количество подведенного тепла и полученную работу, если показатель политропы равен 1,2. Решение: Определяем начальный объем воздуха v1=RT/Р=(287*384)/(4.75*105)= 0.23 м3/кг. Конечный объем воздуха находим из уравнения v2=v1(Р1/Р2)1/n=0.23*(4.75/1.34)1/1.2=0.66 м3/кг. Конечную температуру проще всего получить из характеристического уравнения T2=Р2v2/R=(1.34*105 *0.66)/287=308.1K. Величину работы находим из уравнения L=R(T1-T2)/(n-1)=287(384-308.1)/0.2=108916.5 Дж/кг=108.9 кДж/кг. Изменение внутренней энергии Du=cv(T2-T1)=20.93*(308.1-384)/28.96=-54.85 кДж/кг. Ответ: Задача 9 Определить расход воды на охлаждение воздуха в рубашке двухступенчатого компрессора производительностью 9 м3 /мин в промежуточном и концевом холодильниках, если в холодильниках воздух охлаждается до начально температуры, а вода нагревается на 15 0С. Воздух перед компрессором имеет давление Р1= 0.97 бар и температуру t1= 15 0С, сжатие воздуха в компрессоре происходит политропно (дать объяснение этому) (п=1,3) до конечного давления Р2=7,65 бар.
Решение Стенки цилиндра компрессора охлаждаются водой так, что процесс сжатия воздуха в компрессоре является политропным. Определяем массовую производительности компрессора:  = кг/минПромежуточное давление:  Температура в конце сжатия:  Количество тепла отводимого в рубашке компрессора:  Количество тепла, отводимого в промежуточном и концевом холодильниках:  Расход охлаждающей воды:  Ответ: Массовая производительности компрессора = кг/минПромежуточное давление =  барТемпература в конце сжатия =  Количество тепла отводимого в рубашке компрессора  Количество тепла, отводимого в промежуточном и концевом холодильниках  Расход охлаждающей воды =  |