база госы птэ. Примерные задачи на государственный экзамен по направлению Теплоэнергетика и теплотехника
 Скачать 175 Kb.
|
|
Примерные задачи на государственный экзамен по направлению: «Теплоэнергетика и теплотехника» Преподаватели кафедры оставляют за собой право изменить формулировки задач и численные значения. Термодинамика Вычислить плотность азота при нормальных физических условиях. 2 литра воды с температурой 20°С за 10 минут нагреваются при давлении 1 бар до кипения при помощи электронагревателя. Определить мощность электронагревателя, пренебрегая тепловыми потерями. Вычислить изменение энтальпии 3 кг воздуха при его нагреве на 40 °С. Удельные теплоемкости воздуха 1,0 кДж/(кг К) при постоянном давлении и 0,72 кДж/(кг К) при постоянном объеме. Вычислить изменение внутренней энергии 3 кг воздуха при его нагреве на 40 °С. Удельные теплоемкости воздуха 1,0 кДж/(кг К) при постоянном давлении и 0,72 кДж/(кг К) при постоянном объеме. При увеличении объема 1 кг идеального газа от 2 м3 до 4 м3 его давление уменьшается в 2 раза. Как изменится температура газа? Плотность какого воздуха выше – сухого или насыщенного водяным паром? Вычислить мощность, затрачиваемую на привод неохлаждаемого воздушного компрессора производительностью 3600 м3/час (н.ф.у.), если температура в результате сжатия увеличивается от 20 °С до 220 °С. Удельные теплоемкости воздуха 1,0 кДж/(кг К) при постоянном давлении и 0,72 кДж/(кг К) при постоянном объеме. Удельная работа цикла теплового двигателя 600 кДж/кг, удельное количество отводимой теплоты 1200 кДж/кг. Определить термический КПД станции. Мощность газотурбинной установки 10 МВт, тепловая мощность камеры сгорания 30 МВт. Как изменится термический КПД установки, если на регенерацию используется 5 МВт теплоты? В начальном состоянии абсолютное давление газа в стандартном кислородном баллоне 150 ат. Температура кислорода в баллоне 17оС. Из баллона быстро выпускается часть газа. Давление при этом падает на 25%. Процесс истечения газа можно считать адиабатным. Какое количество газа вышло из баллона? Компрессор заполняет воздухом резервуар объемом 2 м3 до давления, показываемого манометром резервуара, 7 кгс/см2. Начальные параметры состояния в сосуде соответствуют окружающему воздуху: температура 17оС и давление 745 мм рт.ст. Объемная производительность компрессора Gv = 0,36 м3/мин по условиям всасывания. В результате сжатия температура воздуха в сосуде увеличивается до 60оС. Сколько времени потребуется на заполнение сосуда? Одноступенчатый компрессор подает воздух в трубопровод. Воздух всасывается при давлении 0,1 МПа и температуре 10оС. Перед входом в трубопровод воздух охлаждается в концевом охладителе до начальной температуры (10оС). Манометр на линии нагнетания показывает давление 0,3 МПа. Объемный расход компрессора по условиям всасывания 20 м3/мин. Рассчитать количество теплоты, которое отводится от воздуха в концевом охладителе. Процесс сжатия считать адиабатным. Механическими потерями пренебречь. Тепломассообмен Определить поверхность теплообмена рекуператора, в котором воздух охлаждается водой. Температура воздуха на входе в теплообменник 200оС, а на выходе 140оС. Расход воздуха 2 м3/с. Вода на входе имеет температуру 10оС. Коэффициент теплопередачи 45 Вт/(м2К). Какую схему течения теплоносителей целесообразнее использовать и почему? Расход воды 1 кг/с. В противоточном теплообменном аппарате охлаждается 0,5 кг/с трансформаторного масла от 95  С до 50 С. Вода нагревается от 12 С до 50 С. Коэффициенты теплоотдачи со стороны масла 200 Вт/(м К), а со стороны воды 800 Вт/(м К). Толщина стенки 3 мм. Коэффициент теплопроводности материала стенки 45 Вт/(мК). Стенка покрыта слоем ржавчины ( =1,15 Вт/(мК)) и слоем накипи ( =1,75 Вт/(мК)). Толщина накипи и ржавчины одинаковая и равна 1 мм. Определить расход охлаждающей воды и поверхность теплообмена.В теплообменнике типа «труба в трубе» горячая вода движется по внутренней стальной трубе (λ =40 Вт/м К), внутренний диаметр которой 32 мм. Температура горячей воды на входе в теплообменный аппарат 95оС. Скорость движения 0,5 м/с. Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому каналу и нагревается от 15 оС до 45 оС. Расход воды 1 кг/с. Коэффициент теплопередачи 2000 Вт/м2К. Определить поверхность теплообмена. Требуется охладить воздух от 80 С до 50 С. Расход воздуха (при нормальных физических условиях) 10 м /с. Воздух охлаждается водой, ее массовый расход 4 кг/с, а температура на входе 10 С. Определить площадь поверхности теплообмена, если коэффициент теплопередачи 25 Вт/(м К).Вычислить поверхность нагрева противоточного теплообменного аппарата, тепловая нагрузка которого 8000Вт. На входе в аппарат дымовые газы имеют температуру 380 С, а на выходе 210 С. Воздух на входе имеет температуру 50 С. Массовые расходы дымовых газов и воздуха одинаковые. Удельные теплоемкости также одинаковые. Коэффициент теплопередачи 90 Вт/м К. Можно ли осуществить нагрев воздуха, если теплообменник будет включен по прямоточной схеме?В водо-водяном теплообменном аппарате типа «труба в трубе» греющая вода с массовым расходом 2300 кг/час имеет температуру на входе 90 С. Холодная вода нагревается от 15 С до 45 С, ее расход 3200 кг/час. Определить среднеинтегральный температурный напор и поверхность теплообмена при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей. Коэффициент теплопередачи 1200 Вт/(м К).В теплообменнике горячая вода движется по трубе внутренним диаметром 20 мм со скоростью 0,5 м/с и охлаждается от 96 С до 85 С, а воздух поперечно обтекает трубу снаружи и нагревается от 23 С до 30 С. Определить поверхность теплообмена, если коэффициент теплопередачи 15 Вт/(м К).Определить площадь поверхности теплообменного аппарата, в котором вода движется по трубе диаметром 57 мм со скоростью 0,6 м/с и охлаждается от 90оС до 60оС. Охлаждение происходит за счет холодной воды, движущейся противотоком, ее расход 1 кг/с, а температура на входе 10оС. Коэффициент теплопередачи 600 Вт/(м2К). Можно ли использовать прямоточную схему движения теплоносителей. Определить расход воды, охлаждающей конденсатор, состоящий из 12 труб красной меди (=330 Вт/(м К)). Наружный диаметр труб 21 мм, внутренний диаметр 18 мм. Длина труб 3 м. Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося пара 7000 Вт/(м К), а со стороны движущейся внутри труб воды 2500 Вт/(м К). Температура конденсации пара 55 С. Температура воды на входе в трубу 16 С, на выходе из трубы 48 С.ТМОПП Определить максимальный и минимальный расход сухого насыщенного пара с Ризб = 0,7 МПа для нагрева воды в бойлере-аккумуляторе от  до  . имеющего площадь теплообменной поверхности F = 1,5 м2 при коэффициенте теплопередачи k = 600 Вт/м2К.Технологическую жидкость с расходом G1 = 7500 кг/час и теплоемкостью с1 = 3,4 кДж/кгК охлаждают в рекуперативном теплообменнике от  до  . Охлаждение производится водой с начальной температурой  . Определить площадь теплообменного аппарата F и расход воды G2 для прямоточного и противоточного движения теплоносителей. В обоих случаях принять меньшую разность температур Δt = 5°С и коэффициент теплопередачи k = 1500 Вт/м2К.Как изменится коэффициент теплоотдачи и количество сухого насыщенного пара, конденсирующегося в единицу времени на поверхности горизонтальной трубы, если диаметр трубы увеличить в 2 раза, а давление,  , длина трубы остаются те же, и теплообмен с другой стороны поверхности не будет лимитировать конденсацию?Определить гидравлическое сопротивление двухходового теплообменного аппарата по трубному пространству, состоящего из 100 U-образных трубок с dвн = 20 мм. Расход воды G = 110,8 т/час, плотность воды ρ = 980 кг/м3, принять полную длину U-образной трубы l = 6,5 м, λтр = 0,036, коэффициент местных сопротивлений в интервале 0,5 ÷ 1,5. ИСТПП Рассчитать во сколько раз расход воды через стояк отопительной системы дома при отсутствии на нем дроссельной шайбы больше расчетного расхода и диаметр дроссельной шайбы, если известно: необходимый располагаемый напор на стояк ΔНр.ст = 2 м вод.ст, фактический располагаемый напор на стояке ΔН = 30 м вод.ст., необходимый (расчетный) расход воды через стояк V = 0,2∙10-3 м3/с. Рассчитать мощность электропривода сетевого насоса, выбрать тип асинхронного двигателя и ток автоматического выключателя, если задано: коэффициент запаса мощности Кз = 1,1, расход сетевой воды G = 59 л/с, располагаемый напор сетевых насосов 500 кПа, КПД насоса 0,7 (70%), электропривода 0,9 (90%), линейное напряжение сети Uл = 380 В, cosφ = 0,85. Найти расход воды через сетевые насосы и мощность электропривода, если задано: располагаемый напор насоса ΔНсн = 60 кПа (60 м вод.ст.), сопротивление магистральной сети S = 690 м∙с2/м6, коэффициент запаса мощности Кз = 1,1, КПД насоса 0,7 (70%), электропривода 0,9 (90%). Определить максимальную мощность тепловой потери зданием, кВт, если известно: длина l = 150 м, ширина а = 126 м, высота h = 12 м. Доля остекления d = 0,1767. Коэффициенты теплопередачи: наружных стен kнс = 0,547 Вт/м2К, окон kок = 5,5 Вт/м2К, потолка kпт = 2,89 Вт/м2К, пола kпл = 4,13 Вт/м2К, коэффициент инфильтрации μ = 0,0584. Температура наружного воздуха tн = -7оС, внутренняя tв = 22оС. Внутренние тепловыделения отсутствуют. Рассчитать падение давления на участке магистральной тепловой сети (в прямом и обратном трубопроводах вместе), если задано: длина участка l = 3000 м, диаметр трубы dв = 0,514 м, число компенсаторов nк = 16, число задвижек nз = 4, поворотов nпов = 2.Длина вылета П-образного компенсатора hк = 12 м. Удельную потерю давления принять Rl = 35 Па/м. Коэффициенты местных сопротивлений компенсаторов ζк = 2,5, ζз = 0,5 и поворотов ζпов = 0,5. ГГД Барометрический высотомер на борту дирижабля показывает давление на высоте полета р = 710 мм рт. ст. Определить, используя модели изохорной и изотермической атмосфер, высоту полета, если условия на земле составляют: давление ро = 760 мм рт. ст., температура tо = 15°С. В трубопроводе круглого поперечного сечения происходит плавное изменение диаметра сечения от d1 до d2 < d1. Считая течение жидкости в трубопроводе стационарным, определить, в каком сечении трубопровода число Рейнольдса достигает максимального значения. Вакуум в конденсаторе паровой турбины составляет 200 мм рт. ст. Определить давление в конденсаторе, если атмосферное давление составляет Ра = 760 мм рт. ст. Выразить величину давления в Барах и Паскалях. Нефть плотностью ρ = 850 кг/м3 и динамической вязкостью μ = 0,03 Па•с перекачивается по трубопроводу диаметром d = 203 мм. Определить максимально возможный при ламинарном течении массовый расход нефти G, кг/с. Рассчитать величину силы, действующей на круглый люк диаметром d = 200 мм в вакуумированной емкости. Вакуум внутри емкости составляет рвак = 240 мм рт.ст. Емкость находится в атмосфере с давлением Рбар = 760 мм рт. ст. Как изменится пропускная способность трубопровода длиной L и диаметром d, если при сохранении располагаемого напора в начале трубопровода диаметр трубопровода на половине длины увеличить вдвое? Расчет провести, считая режим течения ламинарным. Как изменится пропускная способность трубопровода длиной L и диаметром d, если при сохранении располагаемого напора в начале трубопровода диаметр трубопровода на половине длины увеличить вдвое? Расчет провести, считая режим течения квадратичным. Энергосбережение Промышленное предприятие в течение года потребляет:
Определите потребности предприятия в условном топливе. Предприятие на технологию и выработку тепловой и электрической энергии на собственной ТЭЦ использует мазут с  = 12100 ккал/кг.Дополнительное потребление электроэнергии предприятием составляет ЭАО= 80 млн. кВтч/год. Потребление мазута на технологию составляет М= 400 т/год. ТЭЦ вырабатывает Q=50103 Гкал/год тепловой энергии с удельным расходом условного топлива bтт=160 кг у.т/Гкал и Э=20106 кВтч/год с удельным расходом условного топлива bэ=320 г у.т/ кВтч. Определите годовое потребление предприятием энергии в условном топливе. Определите годовые суммарные потери условного топлива без использования тепловой энергии продувочной воды в котельной. Паропроизводительность котельной Dк = 48 т/ч, абсолютное давление насыщенного пара Pп = 1,4 МПа, температура исходной воды, поступающей в котельную txв=10 C, годовое число часов использования номинальной паропроизводительности котельной = 6500 ч,  = 0,87. Процент продувки 7%. Рассчитать количество теплоты, воспринятое в теплообменнике для глубокого охлаждения продуктов сгорания природного газа. Расход топлива северных месторождений 20 тыс. м3/час. Температура газов на входе в теплообменник 160°С, на выходе из теплообменника 40°С. Коэффициент избытка воздуха за котлом 1,4. Характеристики природного газа:  Определить объем аккумулятора Рато для следующих условий: расход пара низкого давления 5000 кг/час, длительность работы паровой машины 1 = 35 с, длительность в перерыве работы машины 2 = 78 с. Давление в аккумуляторе в начале и в конце разрядки соответственно составляет 0,12 и 0,09 МПа. Расход газа на расширительную турбину составляет 210х103 м3/ч. Давление газа: перед турбиной 1,3 МПа, после турбины 0,17 МПа. Температура газа: перед турбиной 175 С. Рассчитать мощность газовой расширительной турбины. КПД расширительной турбины 85%. Паропроизводительность котла 50 т/час, из них 55% конденсата возвращается с температурой 92С, температура сырой воды 10С. Определить перерасход топлива из-за невозврата конденсата. Теплота сгорания топлива 35,8 МДж/м3. Определить долю пара вторичного вскипания в сепараторе давление в котором 0,12 МПа. При давлении пара в барабане котла 4 МПа и 1,4 МПа. Нагнетатели Мановакуумметр на всасе водяного насоса показывает разрежение  = 0,05 ат, а манометр на нагнетании избыточное давление  = 0,85 ат. Разница отметок манометра и вакуумметра  составляет 0,3 м. Считая диаметры всасывающего d1 и напорного d2 патрубков одинаковыми, определить напор насоса  .Насос типа К имеет подачу Q, м3/ч (табл.). Мановакууметр на всасе показывает разряжение P1, мм. рт. ст., манометр на нагнетании – избыточное давление P2, кгс/см2. Расстояние по вертикали между точками замера давления , м. Определить напор насоса.Параметры воздушного вентилятора в рабочей точке: подача 30 тыс. м3/ч и напор 65 мм вод. ст. Нагнетательный патрубок имеет квадратное сечение со стороной 1,2 м, всасывающий патрубок круглый диаметром 1,0 м. Вакуумметр на всасе показывает статическое разрежение 260 Па. Определить статическое давление на нагнетании. Энергоносители Рассчитать расход воздуха для кислородной установки, производящей 1000 м3/час кислорода с концентрацией 95% и сбросной азот с концентрацией кислорода 1%. Определить эксергию 1000 кДж холода, полученного при температуре кипения жидкого азота при атмосферном давлении Т=77 К. Рассчитать до какой температуры охладится воздух на выходе из детандера, если его параметры на входе по приборам t = 30оС, р = 10 МПа, а давление на выходе по манометру р = 0,2 МПа. Адиабатный КПД детандера 0,8. Воздух считать идеальным газом. Идеальная холодильная машина вырабатывает 5 кВт холода на уровне (-20оС) при температуре окружающей среды 15оС. На сколько изменится мощность привода этой машины, если в конденсаторе и испарителе будет перепад температур 5оС. Котлы, топливо. Во сколько раз увеличится расход твердого органического топлива (Сг = 80%, Нг = 10%, Ог = 10%, Wr = 15%) на котельный агрегат при увеличении его зольности с 10 до 40% на рабочую массу? Паропроизводительность котла БКЗ-75/39-250 не изменяется. Определить потери теплоты с уходящими газами (Q2 в кДж/кг и q2 в %) котельного агрегата Е-320-13,8-560 ГМ, работающего на малосернистом мазуте состава: Wr = 0,2%, Аr = 0,03%, Sr = 0,85, Сr = 86,58%, Hr = 12,04%, Оr = 0,3%, коэффициент избытка воздуха за котельным агрегатом αух = 1,35, температура уходящих газов ух = 160оС, температура холодного воздуха tхв = 30оС, средняя объемная теплоемкость холодного воздуха схв = 1,3182 кДж/м3К. Определить потери теплоты с уходящими газами (Q2 в кДж/кг и q2 в %) котельного агрегата Е-10-13 КШ, работающего на фрезерном торфе при повышении температуры уходящих газов ух со 160 до 180оС, если коэффициент избытка воздуха за котельным агрегатом αух = 1,48, средняя объемная теплоемкость холодного воздуха схв = 1,3182 кДж/м3К и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива Q4 = 324,8 кДж/кг. Зольность топлива не учитывать. Определить потерю теплоты с химическим недожогом котельного агрегата КЕ-25-24-350 С, работающего на челябинском буром угле марки 3Б (теплота сгорания  ), если содержание в уходящих газах СО = 2%, Н2 = 1,5%, СН4 = 0,5% (теплоты сгорания компонентов:  ,  ,  ). Потери теплоты с механическим недожогом Q4 = 270 кДж/кг. |
= 7950 ккал/нм3);
= 10000 ккал/кг);
= 4500 ккал/кг).