Задания для практических работ

4.1 Найти часовой расход топлива, который необ­ходим для работы паровой турбины мощностью 25 МВт, если теплота сгорания топлива Q_н^р =33,85 МДж/кг и известно, что на превращение тепловой энергии в механическую используется только 35% теплоты сожженного топлива.

Ответ: 7,59 т/ч:

4.2 Мощность турбогенератора 12 000 кВт, к. п. д. генератора 0,97. Какое количество воздуха нужно про­пустить через генератор для его охлаждения, если конечная температура воздуха не должна превышать 55° С?

Температура в машинном отделении равна 20°С; среднюю теплоемкость воздуха с_вт принять равной 1.0 кДж/(кг*К).

Ответ: 10,3 кг/с.

4.3 Во многих странах за единицу количества теп­лоты принята так называемая британская тепловая еди­ница (BTU), представляющая собой количество теплоты, необходимое для нагрева 1 английского фунта (1 lb = 0,4536 кг) воды на 1⁰ F.

Выразить 1FTU, 1BTU/Ib и 1BTU/Ib° F соответст­венно в кДж, кДж/кг, кДж/ (кг*К).

Ответ: 1BTU = 1,055 кДж; 1BTU/Ib = 2,326 кДж/кг; 1BTU/Ib° F = 4,187 кДж/(кг*К).

4.4 Теплота сгорания топлива, выражаемая в кДж/кг, может быть также выражена в кВт*ч/кг.

Принимая теплоту сгорания нефти равной 41 900 кДж/кг, каменного угля 29 300 кДж/кг, под­московного бурого угля 10 600 кДж/кг, выразить теплоту сгорания перечисленных топлив в кВт*ч/кг.

Ответ: Q_нефти = 11,6 кВт*ч/кг; Q_угля = 8,14 кВт*ч/кг; Q_{б у} = 2,94 кВт*ч/кг.

4.5 Использование атомной энергии для производ­ства тепловой или электрической энергии в техническом отношении означает применение новых видов топлив — ядерных горючих. Количество энергии, выделяющейся при расщеплении 1 кг ядерных горючих, может быть условно названо их теплотой сгорания. Для урана эта величина равна 22,9 млн. кВт*ч/кг.

Во сколько раз уран как горючее эффективнее камен­ного угля с теплотой сгорания 27 500 кДж/кг?

Ответ. В 3 млн. раз.

4.6 Важнейшим элементом атомной электростанции является реактор, или атомный котел. Тепловой мощ­ностью реактора называют полное количество теплоты, которое выделяется в нем в течение 1 ч. Обычно эту мощ­ность выражают в киловаттах.

Определить годовой расход ядерного горючего для реактора с тепловой мощностью 500 000 кВт, если теп­лота сгорания применяемого для расщепления урана равна 22,9*10⁶ кВт *ч/кг, а число часов работы реактора составляет 7000.

Ответ: В = 153 кг в год.

4.7 Первая в мире атомная электростанция, по­строенная в СССР превращает атомную энергию выде­ляющуюся при реакциях цепного деления ядер урана, в тепловую, а затем в электрическую энергию. Тепловая мощность реактора атомной электростанции равна 30 000 кВт, а электрическая мощность электростанции составляет при этом 5000 кВт.

Найти суточный расход урана, если выработка элек­троэнергии за сутки составила 120 000 кВт*ч. Теплоту сгорания урана принять равной 22,9*10⁶ квт*ч/кг. Опре­делить также, какое количество угля, имеющего теплоту сгорания 25 800 кДж/кг, потребовалось бы для выработки того же количества электроэнергии на тепловой электро­станции, если бы кпд ее равнялся кпд атомной электростанции.

Отв. В урана = 31 г/сут; В_угля = 100 т/сут.

4.8 Теплоемкость газа при постоянном давлении опытным путем может быть определена в проточном калориметре. Для этого через трубопровод пропускают исследуемый газ и нагревают его электронагревателем (рисунок 7). При этом измеряют количество газа, пропускае­мое через трубопровод, температуры газа перед и за электронагревателем и расход электроэнергии. Давление воздуха в трубопроводе принимают неизменным.

Определить теплоемкость воздуха при постоянном давлении методом проточного калориметрирования, если расход воздуха через трубопровод М = 690 кг/ч, мощ­ность электронагревателя N_эл = 0,5 кВт, температура

 

Рисунок 7 – Проточный калориметр

воздуха перед электронагревателем t₁= 18⁰С, а тем­пература воздуха за электронагревателем t =20,6° С.

Ответ: с_рт = 1,0 кДж/(кг*К).

4.9 Метод проточного калориметрирования, описан­ный в предыдущей задаче, может быть также использован для определения количества газа или воздуха, протека­ющего через трубопровод.

Найти часовой расход воздуха М кг/ч, если мощность электронагревателя N_эл = 0,8 кВт, а приращение тем­пературы воздуха t₁ – t₂ = 1,8° С Определить также скорость воздуха с в трубопроводе за электронагрева­телем, если давление, воздуха 120 кПа, температура его за электронагревателем 20,2° С, а диаметр трубопро­вода 0,125 м.

Ответ: М = 1600 кг/ч; с = 25,4 м/с.

4.10 При испытании двигателей внутреннего сгорания широким распространением пользуются так назы­ваемые гидротормоза. Работа двигателя при торможении превращается в теплоту трения, и для уменьшения нагрева тормозного устройства применяют водяное охлаждение.

Определить часовой расход воды на охлаждение тормоза, если мощность двигателя N = 33 кВт, началь­ная температура воды t'_B = 15° С, конечная t'′_B = 60° С; принять, что вся теплота трения передается охлаждающей воде.

Ответ: М_воды = 632 кг/ч.

4.11 При испытании нефтяного двигателя было найдено, что удельный расход топлива равен 231 г/(кВт/ч).

Определить эффективный кпд этого двигателя, если теплота сгорания топлива Q_н^р= 41 000 кДж/кг (9800 ккал/кг).

Ответ:η_е = 0,38.

4.12 В, котельной электростанции за 10ч работы сожжено 100 т каменного угля с теплотой сгорания Q_н^р = 29 300 кДж/кг.

Найти количество выработанной электроэнергии и' среднюю мощность станции, если кпд процесса пре­образования тепловой энергии в электрическую соста­вляет 20%.

Ответ:. А =162 780 кВт*ч; N_cт = 16 278 кВт.

4.13 В сосуд, содержащий 5 л воды при температуре 20^е С, помещен электронагреватель мощностью 800 Вт.

Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагревалась до температуры кипения 100° С. Потерями теплоты сосуда в окружающую среду пренебречь.

Ответ: τ = 30 мин.

4.14 В калориметр, содержащий 0,6 кг воды при t = 20° С, опускают стальной образец массой в 0,4 кг, нагретый до 200° С. Найти теплоемкость стали, если повышение температуры воды составило 12,5°. Массой собственно калориметра пренебречь.

Ответ:с = 0,469 кДжу(кг-К).

4.15 Свинцовый шар падает с высоты h = 100 м на твердую поверхность. В результате падения кинетиче­ская, энергия шара полностью превращается в теплоту. Одна треть образовавшейся теплоты передается окру­жающей среде, а две трети расходуются на нагревание шара. Теплоемкость свинца с = 0,126 кДж/(кг*К). Опре­делить повышение температуры шара.

Ответ: Δt = 5,2°.

4.16 Автомобиль массой 1,5 т останавливается под действием тормозов при скорости 40 км/ч. Вычислить конечную температуру тормозов t₂, если их масса равна 15 кг, начальная температура t₁ = 10° С, а теплоемкость стали, из которой изготовлены тормозные части, равна 0,46 кДж/(кг*К). Потерями теплоты в окру­жающую среду пренебречь.

Ответ: t₂ = 23,4° С

4.17 Предполагая, что все потери гидротурбины пре­вращаются в теплоту и тратятся на нагрев воды, опреде­лить кпд турбины по следующим данным: высота падения воды равна 400 м, нагрев воды составляет 0,2° С,

Ответ: η = 78,6%.

4.18 В машине вследствие плохой смазки происходит нагревание 200 кг стали на 40° С в течение 20 мин.

Определить вызванную этим потерю мощности машины. Теплоемкость стали принять равной 0,46 кДж/(кг*К).

Ответ:N = 3,07 кВт.

4.19 Найти изменение внутренней энергии 2 м³ воз­духа, если температура его понижается от t₁ = 250° С до t₂ = 70° С. Зависимость теплоемкости от темпера­туры принять линейной. Начальное давление воздуха P_l = 0,6 МПа.

Ответ: ΔU = - 063 кДж.

4.20 К газу, заключенному в цилиндре с подвижным поршнем, подводится извне 100 кДж теплоты. Величина произведенной работы при этом составляет 115 кДж.

Определить изменение внутренней энергии газа, если количество его равно 0,8 кг.

Ответ:ΔU = -18,2 кДж.

 

Практическая работа №5

«Расчет характеристик водяного пара» - 2 часа

Цель работы: сформировать умения и навыки при расчете термодинамических характеристик водяного пара.

Форма проведения ПР: интерактивная форма, кейс - задание – 2 часа

проводится в форме решения практических задач в виде расчетов по исходным данным в течение 45 минут у доски преподавателем, используя знания аудитории студентов; в следующие 45 мин. группа делится на 4 подгруппы и каждой подгруппе выдается по одной задаче, после решения которой, проводится анализ решения задач.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: