реферат. Методические указания Абакан 2011

• Название: Методические указания Абакан 2011
• Анкор: реферат
• Дата: 24.11.2022
• Размер: 0.86 Mb.
• Имя файла: Tekhnicheskaya_termodinamika_i_teploobmen_Dokument_Microsoft_Wor.doc
• Тип: Методические указания; #810407
• страница: 3 из 5

Задача 11
Стальной цилиндр диаметром d и длиной 2δ в начальный момент времени был равномерно нагрет до температуры t_o=800 ºС. Цилиндр охлаждается на воздухе, температура которого остается неизменной t_ж=20 ºС. Коэффициент теплоотдачи на поверхности тела α=100 Вт/(м²·ºС). Физические свойства стали: плотность ρ=7800 кг/м³; теплоемкость c=490Дж/(кг·ºС); коэффициент теплопроводности λ=40 Вт/(м·ºС).

	Определить температуру в характерных точках цилиндра 1-4, указанных на рис.1, через время τ, прошедшее после начала охлаждения. Размеры цилиндра и продолжительность охлаждения принять по табл. 11.
Рис. 1. К расчету температурного поля ограниченного цилиндра

Таблица 11

Последняя цифра шифра	d, мм	δ, м	Предпоследняя цифра шифра	τ, минут
0	0,06	0,050	0	10
1	0,07	0,055	1	11
2	0,08	0,060	2	12
3	0,09	0,065	3	13
4	0,10	0,070	4	14
5	0,06	0,075	5	15
6	0,07	0,080	6	16
7	0,08	0,085	7	17
8	0,09	0,090	8	18
9	0,10	0,095	9	19

Задача 12
По горизонтальной трубе, окруженной атмосферным воздухом, течет вода. Коэффициент теплопроводности материала трубы λ=30 Вт/(м·ºС), толщина стенки δ=5мм.

Определить тепловой поток от воды к воздуху, приходящийся на 1м длины трубы q_l, Вт/м.

Принять по табл. 12 необходимые для решения задач величины: среднюю температуру воды t₁, температуру воздуха t₂, скорость воды ω, внутренний диаметр трубы d₁.

При вычислении коэффициентов теплоотдачи температуру стенки трубы считать равной температуре воды.
Таблица 12

Последняя цифра шифра	t1, °C	t2, °C	Предпоследняя цифра шифра	ω, м/с	d1, мм
0	20	-40	0	0,2	52
1	40	-30	1	0,3	35
2	60	-20	2	0,4	28
3	80	-10	3	0,5	22
4	100	0	4	0,6	18
5	120	10	5	0,7	15
6	140	20	6	0,8	13
7	160	30	7	0,9	12
8	180	40	8	1,0	11
9	200	50	9	1,1	10

Задача 13
Паропровод, имеющий наружный диаметр d₁=0,1 м и температуру внешней поверхности t₁, проложен в закрытом кирпичном канале квадратного сечения. Высота и ширина канала δ, температура его внутренней поверхности t₃=30 ºС. Степень черноты поверхности паропровода ε₁=0,8 и поверхности канала ε₃=0,9.

Определить тепловые потери за счет излучения с единицы длинны неизолированного паропровода.

Во сколько раз уменьшатся тепловые потери, если паропровод будет окружен защитным экраном из листовой стали диаметром d₂=0,2 м со степенью черноты ε₂=0,6?

Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 13.
Таблица 13

Последняя цифра шифра	t1, °C	Предпоследняя цифра шифра	δ, м
0	190	0	0,5
1	210	1	0,6
2	230	2	0,7
3	250	3	0,8
4	270	4	0,9
5	290	5	1,0
6	310	6	1,1
7	330	7	1,2
8	350	8	1,3
9	370	9	1,4

Задача 14
Определить количество теплопередающих трубок в одноходовом кожухотрубном теплообменном аппарате, предназначенном для нагрева воды в количестве G_в, кг/с, от температуры до .

Греющий теплоноситель – газ движется по трубкам, имеет расход G_г, кг/с, и температуру на входе . Средние в рабочих интервалах температур изобарные теплоёмкости воды и газа соответственно равны: c_в = 4,2 кДж/(кг·ºС) и c_г = 1,1 кДж/(кг·ºС). Трубки теплообменника изготовлены из стали с коэффициентом теплопроводности λ=40 Вт/(м·ºС). Длина каждой трубки l=4 м, внутренний диаметр d₁, внешний d₂. Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях трубки: со стороны газа α₁ = 20 Вт/(м²·ºС), со стороны воды α₂=1000 Вт/(м²·ºС). Тепловые потери в окружающую среду составляют 5% теплоты, отдаваемой газом.

Рассмотреть прямоточную и противоточную схемы движения теплоносителей.

Исходные данные принять по табл. 14.
Таблица 14

Последняя цифра шифра	Gв, кг/с	Gг, кг/с	tв'', °C	Предпоследняя цифра шифра	d1, мм	d2, мм
0	2,5	1,4	50	0	30	35
1	2,4	1,5	55	1	32	37
2	2,3	1,6	60	2	34	39
3	2,2	1,7	65	3	36	41
4	2,1	1,8	70	4	38	43
5	2,0	1,9	75	5	40	45
6	1,9	2,0	80	6	42	47
7	1,8	2,1	85	7	44	49
8	1,7	2,2	90	8	46	51
9	1,6	2,3	95	9	48	53

2. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Задача 1

1. 
   Перечислить основные параметры состояния газа, указать их размерности.
   
2. 
   Написать уравнения состояние газа: Клапейрона, Ван-дер-Вальса, Вукаловича – Новикова. Указать области применения уравнений.
   
3. 
   Выразить газовую постоянную конкретного газа R, Дж/(кг·К), через универсальную газовую постоянную.
   

Задача 2

1. 
   Дать определение газовой смеси.
   
2. 
   Что называется массовой, объемной и малярной долями компонента в смеси?
   
3. 
   Дать понятия парциального объема и парциального давления компонента газовой смеси.
   
4. 
   Сформулировать закон Амага, закон Дальтона.
   

Задача 3

1. 
   Дать понятия основных термодинамических процессов: изохорного, изобарного, изотермического, адиабатного, политропного.
   
2. 
   Каковы значения показателя политропы в основных термодинамический процессах?
   
3. 
   Сформулировать первый закон термодинамики, написать его аналитическое выражение.
   

Задача 4

1. 
   Дать понятия следующих параметров влажного воздуха: абсолютная влажность, относительная влажность, влагосодержание, температура точки росы, температура «мокрого» термометра. Дать понятия насыщенного и ненасыщенного воздуха.
   
2. 
   Пояснить содержание h,d-диаграммы влажного воздуха. Перечислить параметры воздуха, определяемые по диаграмме.
   

Задача 5

1. 
   Пояснить содержание h,s-диаграммы водяного пара, перечислить параметры пара, определяемые по диаграмме.
   
2. 
   Почему обратимый адиабатный процесс истечения пара одновременно является изоэнтропным процессом?
   
3. 
   Что называется критической скоростью истечения газа (пара), критическим давлением?
   
4. 
   Объяснить назначение и устройства сопла Лаваля.
   

Задача 6

1. 
   Объяснить принцип работы карбюраторного и дизельного двигателей внутреннего сгорания.
   
2. 
   Изобразить в p,v и T,s – координатах идеальные циклы ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме, постоянном давлении, с комбинированным теплоподводом.
   
3. 
   В каких точках идеальных циклов ДВС температура рабочего тела минимальна, в каких – максимальна?
   
4. 
   Дать понятие термического КПД прямого цикла.
   
5. 
   В чем отличие индикаторной диаграммы ДВС от цикла в p,v – координатах?
   

Задача 7

1. 
   Указать области применения газовых турбин.
   
2. 
   Начертить принципиальные схемы газотурбинных установок без регенерации теплоты, с регенерацией теплоты.
   
3. 
   Изобразить идеальный цикл работы ГТУ в p-v и T-s координатах. Указать отличия реального цикла от идеального.
   
4. 
   Указать пути увеличения термического КПД цикла ГТУ.
   

Задача 8

1. 
   Начертить принципиальную схему паротурбиной установки.
   
2. 
   Изобразить цикл Ренкина в p-v, T-s и h-s координатах. Указать отличия идеального цикла от действительного.
   
3. 
   Дать понятия термического КПД цикла, внутренних относительных КПД турбины и насоса, внутреннего абсолютного КПД цикла, механического КПД турбины. Какие виды потерь они учитывают?
   
4. 
   Объяснить влияние параметров пара перед турбиной, а так же давление в конденсаторе на величину термического КПД цикла Ренкина.