пахт 23.03. Ответы на контрольные вопросы
 Скачать 146.47 Kb.
|
|
Ответы на контрольные вопросы: 1. Как соотносятся между собой скорости распространения тепла при передаче его теплопроводностью, свободной или вынужденной конвекцией и тепловым излучением? Так как при теплопроводности нет переноса вещества, а переносится только энергия, то есть молекулы передают энергию друг другу непосредственно при соударении с соседними по цепочке, то это является наиболее медленным процессом. При конвекции есть перенос вещества и скорость конвекции определяется скоростью потока или струи, переносящих теплоту. При теплопередаче излучением, носителями порций энергии являются фотоны, движущиеся со скоростью света, поэтому излучение – наиболее быстрый процесс. 2. Что представляют собой модели абсолютно чёрного, абсолютно белого и серого тел, используемые в расчёте лучистого теплообмена? Тело, поглощающее все падающее на него излучение, называется абсолютно черным. Для этого тела А = 1. Тела, для которых коэффициент 0 < А < 1 и не зависит от длины волны падающего излучения, называются серыми. Для абсолютно белого тела R = 1, для абсолютно прозрачного тела D = 1. Если падающая на тело энергия отражается, при этом происходит диффузное отражение, и вся отраженная лучистая энергия рассеивается по всем направлениям, то такое тело называют абсолютно белым, и для него коэффициент отражения равен 1, а коэффициенты поглощения и пропускания равны 0. Абсолютно чёрных или белых тел в природе не существует, серые тела имеют непрерывный спектр излучения. Для них коэффициент поглощения меньше 1, но одинаковый для всех длин волн инфракрасного диапазона. 3. Какие из тел могут считаться близкими к абсолютно прозрачным, диатермическим средам? Если тело пропускает все падающие на него лучи и коэффициент пропускания для него равен 1, а коэффициенты поглощения и отражения равны 0, то такое тело называют абсолютно прозрачным. Абсолютно прозрачных тел в природе не существует. 4. Какие способы защиты от тепловых потерь за счёт излучения может предложить современная техника? Тепловая изоляция – эффективное и самое экономичное мероприятие не только по уменьшению интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей / печей, сосудов, трубопроводов и др./, но и от общих тепловыделений, а также для предотвращения ожогов при прикосновении к этим поверхностям и сокращении расходов топлива. Защита путем экранирования источника излучения или рабочего места основана на принципе отражения и поглощения тепловых излучений материалом экрана. Охлаждение теплоизолирующих поверхностей – для снижения тепловых излучений от наружных поверхностей применяется водяное охлаждение. Защитные свойства прозрачных экранов заключается в отражении поверхностями экрана и поглощении его веществом тепловых излучений. 5. Что представляет собой экранно-вакуумная изоляция и чем объясняется ее эффективность? Экранно-вакуумная изоляция (ЭВИ) — это наиболее эффективный вид низкотемпературной изоляции, который представляет собой помещенные в вакуумную полость чередующиеся слои пленочных экранов и теплоизолирующих тонких прокладок. От высоковакуумной изоляции ЭВИ отличается тем, что ее экраны не охлаждаются, а служат лишь для уменьшения теплопередачи излучением. Эта изоляция находит все большее применение не только благодаря лучшей изоляционной способности, но и из-за низкой массы и объема, что приводит к уменьшению веса и размеров всей конструкции. 6. Какие сложности в расчётах теплообмена влечёт нелинейная зависимость интенсивности излучения от температуры нагретой поверхности? Закон Планка устанавливает зависимость интенсивности излучения от температуры Т и длины волны л: при всех температурах интенсивность излучения равна нулю при ё = 0. Ответы на контрольные вопросы: 1. Какие основные отличия в принципах работы объемных и динамических насосов? Объемные насосы обладают рядом свойств, которые обусловлены их принципом действия и отличают их от динамических машин: Цикличность рабочего процесса. Порционность и пульсация подачи, являются следствиями этой цикличности. Подача объемного насоса осуществляется, а порции, причем каждая порция равна полезному объему рабочей камеры. Герметичность рабочей камеры насоса, т. е. постоянное отделение линии всасывания и нагнетания. По этой причине в объемных насосах довольно часто используют обратные клапаны, поршневые объемные насосы без таких клапанов работать не смогут. Самовсасывание объемных насосов можно назвать следствием предыдущего свойства. Ввиду постоянного разделении линий всасывания и нагнетания объемные насосы способны создать разряжение во всасывающем трубопроводе, достаточное для подъема жидкости до уровня расположения насоса. Высота всасывания жидкости при этом не может быть больше предельной - определяющая высота которой - давление насыщенных паров. Большинство динамических насосов не являются самовсасывающими. Жесткость характеристик, что означает малую зависимость подачи насоса от развиваемого им давления, некоторое падение характеристики обуславливается лишь перетечками рабочей жидкости внутри рабочей камеры насос. Идеальная подача объемного насоса (в которой не учитываются перетечки - объемный КПД) не зависит от давления. Независимость давления, создаваемого объемным насосом, от скорости движения рабочего органа (например, поршня) и скорости жидкости. Динамические же насосы как правило, могут работать только на высоких скоростях движения рабочих органов. 2. Какими параметрами характеризуются функциональные и эксплуатационные свойства насосов? Работа любого насоса характеризуется несколькими параметрами. Основными из них являются: подача, напор, мощность, коэффициент полезного действия(к. п. д.) и частота вращения. 3. Как отличаются характеристики объемных насосов от динамических? Объёмные насосы отличаются от динамических рядом свойств: Если первые характеризуются цикличностью (порционность подачи определяется рабочим объёмом камеры), то вторые обладают непрерывностью действия. Герметичность и клапанная система препятствуют обратному перемещению жидкости при выключении. Динамический же насос в подобной ситуации не гарантирует полной стабилизации потока. 4. В каких областях применяются испытанные типы насосов? Типы насосов по целевому назначению: погружные насосы; поверхностные насосы. По способу энергопитания: электрические насосы; жидкотопливные насосы. В зависимости от типа воды: для чистой воды; для воды средней степени загрязненности; для воды высокой степени загрязненности. По области применения насосы делятся на бытовые и промышленные. Бытовые насосы бывают поверхностными и погружными. Для бытового использования чаще используют первый тип. Поверхностные насосы применяются для автономного водоснабжения частных домов, полива прилежащей территории, откачки воды из подвалов и прудов, повышения давления при автономной подаче воды в частный дом. Существует четыре типа бытовых насосов: садовые; насосные станции; дренажные; глубинные. Контрольные вопросы: Чтобы легче усваивать законы движения жидкости, ученые ввели понятие «идеальная и реальная жидкость». Идеальная – невязкая жидкость. В ней нет сил трения, касательных напряжений, поэтому под воздействием внешних сил такая жидкость не изменяется в объеме. В реальной жизни такой жидкости не существует. Реальной жидкостью называется жидкость, характеризующаяся вязкостью. В ней присутствуют силы трения и напряжения. Поэтому она сжимается, сопротивляется, обладает подвижностью. Идеальная жидкость-это совокупность невзаимодействующих частиц, которые в целом характеризуются энергией и давлением. Идеальный газ-это также совокупность невзаимодействующих частиц, но здесь действует закон идеального газа. Там у нас есть давление, объем и температура (предположим, фиксированное число частиц для обоих случаев), т. Е. Применяя закон идеального газа, снова остаются два параметра. Режим движения жидкости может быть ламинарным (струйным) и. турбулентным (вихревым). Для ламинарного режима характерны: спокойное течение, малые скорости, малые поперечные размеры потока, большая вязкость жидкости, струйчатость. Для двух произвольных сечений 1-1 и 2-2 потока идеальной жидкости уравнение Бернулли имеет следующий вид:   При движении жидкости энергия будет затрачиваться на преодоление сил трения в жидкости. Экспериментально доказано, что при движении жидкости на стенке трубы образуется тончайший неподвижный слой этой жидкости. Поэтому даже на стенке трубы сохраняется жидкостное трение. Потери удельной энергии (напора), входящие в уравнение Бернулли, являются следствием того, что при движении реальной жидкости часть механической энергии потока расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений, которые зависят от режима движения жидкости, формы живого сечения и его изменения, числа Рейнольдса, характера поверхности стенок русла. Различают два вида потерь энергии (потерь напора) - потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений трения (потери напора по длине на трение) и местные гидравлические сопротивления. Сопротивления по длине проявляются на всей длине рассматриваемого участка потока. Местные сопротивления характеризуются резким изменением конфигурации живого сечения потока. Эквивалентная шероховатость - такая условная, постоянная по длине трубы шероховатость, образованная выступами одинаковой высоты еа, при которой потери энергии потока на трение будут теми же самыми, что и при данной реальной шероховатости с выступами различной величины. Гидравлически гладкие трубы-, т.е. толщина ламинарного слоя больше высоты выступов шероховатости. В этом случае шероховатость стенок не влияет на характер движения и соответственно потери напора не зависят от шероховатости. Шероховатая поверхность, обтекаемая ламинарным потоком, на сопротивление этой поверхности не влияет. Шероховатая поверхность, обтекаемая турбулентным потоком, может влиять на скорость при достаточно большой шероховатости! При увеличении шероховатости скорость растет. Поверхность, шероховатость которой настолько мала, что уже не влияет на скорость называется гидродинамически гладкой поверхностью. Гидравлические потери увеличатся: при ламинарном течении - пропорционально скорости; при турбулентном течении - пропорционально квадрату скорости. Но это отнюдь не означает, что при турбулентном течении эти потери обязательно будут больше, ибо коэффициенты пропорциональности для каждого режима свой. Автомодельное течение — течение жидкости (газа), которое остается механически подобным самому себе при изменении одного или нескольких параметров, определяющих это течение. Местными гидравлическими сопротивлениями называются участки трубопроводов (каналов), на которых поток жидкости претерпевает деформацию вследствие изменения размеров или формы сечения, либо направления движения. Примерами местных сопротивлений могут быть искривления оси трубопровода, изменения проходных сечений любых гидравлических аппаратов, стыки трубопроводов и т.п. Потери давления по длине прямой трубы (канала) постоянного поперечного сечения (линейные потери или потери на трение) вычисляются по формуле Дарси-Вейсбаха. Δp тр = (λ·L) / D г · (ρ · w 2) / 2, где λ - коэффициент гидравлического трения; L - длина трубопровода, м; D г - гидравлический диаметр, м. Для труб круглого сечения равен диаметру трубопровода; ρ - плотность жидкости, кг/м 3; w - скорость движения жидкости, м/с. Одним из распространенных методов измерения расхода жидкости является гидравлический, основанный на измерении перепада давления, возникающего при обтекании потоком специальных устройств (диафрагм и др.), устанавливаемых на трубопроводах. Замеряя разность давлений до и после такого устройства с использованием уравнения Бернулли, определяют расход потока. При проектировании трубопроводов разного назначения их диаметр назначается с таким расчетом, чтобы полностью обеспечить потребителей транспортируемой жидкостью; при этом обычно предполагается, что гидравлическое сопротивление труб в течение всего срока эксплуатации остается постоянным. В действительности же во многих случаях пропускная способность трубопроводов постепенно уменьшается в процессе их эксплуатации, снижаясь в некоторых случаях до 50 % расчетной и даже более. Это связано с увеличением шероховатости труб по мере их использования вследствие коррозии и инкрустации. Эти процессы происходят с интенсивностью, которая зависит от материала стенок трубы, свойств перекачиваемой жидкости и пр. Кран отличается от вентиля и задвижки тем, что для пуска или остановки потока при помощи крана не требуется вращать шпиндель. Для этого достаточно лишь повернуть затвор на 90°. Этим кран отличается от задвижки и вентиля. У него нет маховика, поэтому он приводится в действие рукояткой. |