задачи. Вариант Какой объем занимает 1 кг азота при температуре 70 С и давлении 210

• Название: Вариант Какой объем занимает 1 кг азота при температуре 70 С и давлении 210
• Анкор: задачи
• Дата: 02.03.2023
• Размер: 49.57 Kb.
• Имя файла: Kontrolnye_Zaochniki_.docx
• Тип: Решение; #964587

Вариант 7.

1. 
   Какой объем занимает 1 кг азота при температуре 70 С и давлении 2*10⁵ Н/м²?
   

Решение:

Характеристическое уравнение идеального газа или уравнение состояния связывает между собой основные параметры состояния – давление, объем, температуру:



где р – давление газа в Па;

V – объем газа в м3;

μ – масса газа в кг;

R – газовая постоянная для 1 кг газа в Дж/(кг*K);

Т – температура.

Из характеристического уравнения для 1 кг газа имеем:



Газовая постоянная, отнесенная к 1 кг газа, определяется из уравнения:



где μ - масса 1 моль газа в кг (числено равная молекулярной массе газа).



Ответ: V = 0,509 м³/кг

2. 
   Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа p_CO2 = 1,2 бар, а давление смеси p_см = 3 бар.
   

Решение:

Молекулярные массы:





Парцинальное давление компонентов:





Объемные доли:















Ответ:

3. 
   Определить плотность теплового потока через стенку, состоящую из слоя алюминия и никеля , если температуры поверхностей стенки (λ_ал = 201 Вт/м*град, λ_ник = 67 Вт/м*град. Определить температуру поверхностей соприкосновения.
   

Решение:

При стационарном режиме плотность теплового потока для многослойной плоской стенки:



Температура слоя соприкосновения равна:



Ответ: ;
4. Определить количество теплоты, отдаваемой при течении воды в вертикальной трубе диаметром 20 мм, если скорость воды 1 м/с, температура воды температура стенки длина трубы 1 м.

Решение:

1. Запишем из справочника теплофизические свойства воды при температуре t_в = 80°C

λ = 0,675 Вт/м*К;

ν = 0,365*10^-6 м²/с

Pr = 2,21;

β = 6,32*10^-4 К^-1

Критерий Прандтля для температуры стенки t_c = 40°C, Pr_ст = 4,31

2. При этих значениях физических параметров воды (жидкости) получаем:



Режим турбулентный, так как Re = 54794 >2300, значит используем формулу:





Температурный напор: 80 °C – 40 °C = 40 °C и число Грасгофа:



Режим теплоотдачи будет вязкостно-гравитационный, так как



Применяем уравнение подобия для среднего значения числа Нуссельта и вязкостно-гравитационного режима теплоотдачи:



Коэффициент теплоотдачи рассчитываем из формулы для числа Нуссельта:



Количество передаваемой теплоты:



Ответ:


Вариант 10.

1. 
   Какова плотность окиси углерода (СО) для 20 С и 710 мм рт. ст., если при нормальных физических условиях она равна 1,25 кг/м³?
   

Решение:

Нормальные условия - это физические условия, определяемые давлением, равным атмосферному, температурой 0°C и 760 мм рт. ст.

Согласно уравнению:

Следовательно,

Ответ: .

2. 
   В закрытом сосуде заключен газ при давлении Р₁ = 28 бар и температуре t₁ = 120 С. Чему будет равно давление Р₂, если температура упадет до t₂ = 25 С? Определить отведенное количество теплоты если масса газа 1,8 кг.
   

Решение:

Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона для первого и второго состояний:



где p - давление, v - объем, m - масса, μ - молярная масса, T - температура.



Разделив первое уравнение на второе, получаем:



Выразим из него :



Подставляем известные величины (температуру следует выразить в Кельвинах):



Ответ: .

3. Определить плотность теплового потока через стенку, состоящую из слоя алюминия и теплоизоляции из минеральной ваты , если температуры поверхностей стенки, если температуры поверхностей стенки (λ_ал = 200 Вт/м*град, λ_из = 0,054 Вт/м*град). Определить температуру стыка слоев.

Решение:

При стационарном режиме плотность теплового потока для многослойной плоской стенки:



Температура стыка слоёв равна:



Ответ: ;

4. По стальному трубопроводу внутренним диаметром и толщиной стенки 3 мм течет хладагент с температурой Определить теплопритоки из окружающей среды на 1 погонный метр трубопровода, если на него положена теплоизоляция толщиной 5 мм из стекловаты,

Решение:

Тепловой поток на один погонный метр длины трубопровода:





Ответ: q = 30,5 Вт/м.