Теплофизические свойства сухого воздуха при давлении 760 мм рт. ст.

Термодинамика и теплопередача

 

Задания на расчетно – графическую работу

с методическими указаниями

Для студентов специальности МЭ и МТ

Группа___________

 

 

 

Ростов-на-Дону

 

Содержание

	Стр.
Общие методические указания к выполнению контрольных работ
Задание на расчетно – графическую работу по дисциплине «Термодинамика и теплопередача»
Список рекомендуемой литературы
Приложения

 

Общие методические указания к выполнению

Расчетно - графической работы

Перед выполнением расчетно – графической работы следует внимательно изучить соответствующие разделы лекционного курса.

Выполнение работы целесообразно начать с ответов на контрольные вопросы, а затем решать соответствующие задачи (сами вопросы и условия задач должны быть приведены в пояснительной записке).

Ответы на контрольные вопросы должны быть по возможности краткими. Их следует сопровождать необходимыми формулами, графиками и схемами. При решении задач следует указывать, по каким формулам и в каких единицах измерений определяются величины, откуда взяты подставленные в формулы значения.

При использовании таблиц, номограмм, эмпирических формул и других справочных материалов нужно сделать ссылку на литературный источник.

Вычисления всех величин приводятся в развернутом виде. Решение задач нужно иллюстрировать схемами и графиками, приведенными в соответствующих местах пояснительной записки, которая обязательно должна иметь поля. При решении задач все числовые расчеты следует выполнять в системе СИ.

Задание по разделу «Техническая термодинамика»

Контрольные вопросы и задачи выбираются студентом по табл. 1, а числовые данные для каждой задачи по – табл. 2 в соответствии с двухзначным шифром, выданным преподавателем. Значение шифра обязательно должно быть указано на титульном листе пояснительной записки.

Таблица 1

Задание	Первая цифра шифра
Номера контрольных вопросов
Номера контрольных задач

 

Контрольные вопросы

1. Какой газ называется идеальным? Напишите уравнение состояния идеального газа. В каких единицах измеряются параметры, входящие в уравнение состояния?

2. Напишите уравнение первого закона термодинамики и дайте необходимые пояснения.

3. Как аналитически и графически находится работа в обратимых термодинамических процессах?

4. Как с помощью теплоемкостей вычисляется количество подводимой (отводимой) теплоты?

5. Как изменяется температура газа в изобарном, изохорном и адиабатном процессах? Ответ иллюстрируйте графиками процессов в u - p s –T координатах.

6. Как находится изменение энтальпии и энтропии в любом термодинамическом процессе?

7. Изобразите в координатах u - p и s –T прямой обратимый цикл Карно. Дайте необходимые пояснения.

8. Приведите формулировки первого и второго законов термодинамики.

9. Изобразите в координатах u - p и s –T изобарный и адиабатный процессы с водяным паром.

10. Как можно рассчитать скорость истечения идеального газа из суживающегося сопла?

11. Как изменяются скорость и температура газа при его истечении из сопла Лаваля?

12. Что такое дросселирование? Как изменяется температура реального газа при дросселировании?

13. Дайте определения относительной влажности и влагосодержания влажного воздуха. Как можно найти относительную влажность воздуха с помощью диаграммы d-H.

14. Изобразите в координатах u - p и s –T термодинамические процессы сжатия газа в компрессорах.

15. Почему изотермный процесс сжатия газа в компрессоре является энергетически выгодным?

16. Изобразите в координатах u - p и s –T теоретические циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания.

17. Как находится термический КПД цикла ДВС с изобарным подводом теплоты?

18. Как находится термический КПД цикла ДВС с изохорным подводом теплоты?

19. От каких величин зависит термический КПД цикла газовой турбины с изобарным подводом теплоты?

20. Опишите цикл работы воздушной холодильной установки. Какой величиной описывается эффективность работы этой установки?

Задачи

1. После пуска ДВС избыточное давление сжатого воздуха в пусковом баллоне объемом V снизилось от р₁ до р₂. Температура воздуха в баллоне до пуска была T₁, а после – T₂. Барометрическое давление равно 730 мм рт. ст.

Определить массу израсходованного воздуха.

2. Компрессор нагнетает воздух в емкость объемом V. За 20 мин. работы компрессора измеряемое с помощью манометра давление в емкости увеличилось с р₁ до р₂, а температура - с t₁ до t₂. Барометрическое давление равно р_б.

Определить часовую производительность компрессора.

3. В объеме V находится смесь газов, состав которой задан объемными долями: 10 % О₂, 5 % СО₂ и 85 % N₂. Давление смеси р и температура t.

Определить массу смеси и массу кислорода. Найти также парциальные давления компонентов смеси.

4. Объемные доли компонентов влажного воздуха: 21 % О₂, 78,1 % N₂ и 0,9 % водяного пара.

Определить массовые доли и парциальные давления компонентов при давлении смеси р. Определить так же плотность и удельный объем воздуха при нормальных условиях.

5. Воздух массой М кг нагревается при постоянном давлении р от температуры t₁ до t₂.

Найти объем газа в конце процесса подвода теплоты и количество подводимой теплоты. Теплоемкость газа принять не зависящей от температуры. Изобразить графики процесса в координатах u - p s -T.

6. В изохорном процессе М кг азота нагреваются от начального давления р₁ и температуры t₁ до температуры t₂.

Определить количество подводимой теплоты, конечное давление газа и изменение энтропии. Теплоемкость газа принять не зависящей от температуры. Изобразить графики процесса в координатах u- p s-T.

7. Воздух адиабатно сжимается в цилиндре тепловозного дизеля так, что его объем уменьшается в 12 раз. Начальные параметры воздуха равны p₁ и t₁.

Определить затрачиваемую на сжатие 1 кг воздуха работу, конечную температуру и конечную плотность воздуха. Изобразить графики процесса в координатах u - p s -T.

8. В пароперегревателе парового котла к 1 кг влажного насыщенного пара (степень сухости, х) подводится теплота при постоянном давлении р, в результате чего пар перегревается до температуры t₂.

Определить количество подводимой теплоты, а также энтальпию, внутреннюю энергию и плотность пара в начале и конце процесса подвода теплоты. Решение задачи иллюстрировать диаграммой s – h.

9. 1 кг насыщенного водяного пара при давлении р₁ расширяется по изотерме и при этом его давление уменьшается в 2 раза.

Определить конечные параметры пара (р₂, u₂, s₂), а также совершаемую работу и изменение внутренней энергии. Решение задачи иллюстрировать диаграммой s – h.

10. В сушильную установку поступает влажный воздух с температурой t₁ и относительной влажностью j₁. В калорифере установки воздух нагревается до температуры t₂ и направляется в сушильную камеру, из которой выходит при относительной влажности j₃. Барометрическое давление равно 745 мм рт. ст.

Определить количество воздуха, необходимого для испарения 1 кг влаги из высушиваемого материала, а также количество теплоты, затрачиваемой на испарение 1 кг влаги. Решение задачи иллюстрировать диаграммой d – H.

11. Влажный воздух с температурой t₁ и относительной влажностью j₁ охлаждается при постоянном давлении так, что пар в воздухе становится сухим насыщенным. Барометрическое давление равно 745 мм рт. ст.

Определить количество отводимой от влажного воздуха теплоты и конечные параметры воздуха (температуру, энтальпию, влагосодержание, парциальное давление пара в Па). Решение задачи иллюстрировать диаграммой d – H.

12. Воздух при давлении р₁ и температуре t₁ вытекает через суживающееся сопло в атмосферу. Диаметр выходного отверстия сопла d₂. Барометрическое давление равно 745 мм рт. ст.

Определить теоретическую скорость адиабатного истечения воздуха из сопла, массовый расход, а также температуру воздуха в выходном срезе сопла.

13. Аргон вытекает через суживающееся сопло, диаметр выходного отверстия сопла d₂. Давление и температура аргона перед соплом – р₁ и t₁, а давление на выходе из сопла р₂ =3 МПа.

Определить теоретическую скорость истечения аргона из сопла, массовый расход, а также температуру пара в выходном срезе сопла.

14. В резервуаре, заполненном кислородом поддерживается давление р₁ и температура t₁. Газ вытекает через суживающееся сопло в среду с давлением 3,5 МПа. Определить теоретическую скорость истечения и расход, если площадь выходного сечения сопла равна 12 мм². Определить также теоретическую скорость истечения кислорода и его расход, если истечение будет происходить в атмосферу. В обоих случаях считать истечение адиабатным, р_бар. принять равным 0,1 МПа.

15. Рассчитать идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры можно пренебречь); заданы характеристики цикла степень сжатия e и степень предварительного расширения r; начальные параметры цикла р₁ и t₁.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплоты, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s -T.

16. Рассчитать идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с изохорным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры можно пренебречь); заданы характеристики цикла степень сжатия e и степень повышения давления l; начальные параметры цикла р₁ и t₁.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплоты, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s -T.

17. Рассчитать идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь); заданы характеристики цикла степень сжатия e, степень предварительного расширения r и степень повышения давления l; начальные параметры цикла р₁ и t₁.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплот, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s -T.

18. Рассчитать идеальный цикл газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты при следующих исходных данных: рабочее тело обладает свойствами воздуха (зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь); начальные параметры цикла р₁ и t₁; степень повышения давления в цикле l; температура рабочего тела в конце расширения t₄.

Необходимо в результате расчета определить параметры рабочего тела в переходных точках цикла, найти для 1 кг рабочего тела количества подводимой и отводимой теплот, а также найти работу и термический КПД цикла.

Цикл изобразить в координатах u - p s -T.

19. Одноступенчатый поршневой компрессор всасывает воздух при давлении р₁ и температуре t₁ и сжимает его до давления р₂. Подача компрессора, отнесенная к нормальным условиям, V.

Определить секундную работу процесса сжатия и теоретическую мощность привода компрессора для случаев изотермного, адиабатного и политропного (показатель политропы равен 1,2) сжатия. Найти также температуру воздуха в конце процессов адиабатного и политропного сжатия.

Процессы сжатия изобразить в координатах u - p и s -T.

20. Двухступенчатый поршневой компрессор всасывает 5м³/мин газа при давлении р₁ и температуре t₁ и сжимает его до конечного давления р₂. Между ступенями установлен промежуточный холодильник, в котором газ охлаждается при постоянном давлении до начальной температуры.

Определить теоретическую мощность, затрачиваемую на привод компрессора, количество теплоты, которое должно быть отведено от газа в каждой ступени и в промежуточном холодильнике, если известно, что степень повышения давления одинакова для обеих ступеней и сжатие в них происходит по политропе с показателем n = 1,15. Изобразить процесс сжатия в координатах u - p и s –T.

 

 

Таблица 2

Числовые к задачам по разделу "Техническая термодинамика"

 

№№ задач	Величины	Вторая цифра шифра
	V, м3 p1, МПа p2, МПа T1, К T2, К	0,2 3,4 2,8	0,21 3,5 2,7	0,22 3,6 2,8	0,23 3,7 2,9	0,24 3,8 2,7	0,25 2,4 1,5	0,26 2,5 1,6	0,15 2,6 1,7	0,16 2,7 1,8	0,17 2,8 1,9
	V, м3 p1, МПа p2, МПа t1, oC t2, oC рб, мм рт.ст.	0,11 0,15	2,1 0,115 0,152	2,2 0,116 0,154	2,3 0,117 0,156	2,4 0,118 0,158	2,5 0,119 0,16	2,6 0,12 0,162	2,7 0,121 0,164	2,8 0,122 0,166	2,9 0,123 0,168
	V, м3 p, МПа t, oC	1,7 0,5 - 10	1,8 0,6 -12	1,9 0,7 -13	2,0 0,8 -14	2,1 0,9 -15	2,2 1,0 -16	2,3 1,1 -17	2,4 1,2 -18	2,5 1,3 -19	2,6 1,4 -20
	p, МПа	0,2	0,21	0,22	0,23	0,24	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29
	М, кг p, МПа t1, oC t2, oC	0,15	0,16	0,17	0,18	0,19	0,20	0,21	0,22	0,23	0,24
	М, кг p1, МПа t1, oC t2, oC	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7
	p1, МПа t1, oC	0,11	0,115	0,12	0,125	0,13	0,11	0,115	0,12	0,11	0,115
	х p, МПа t2, oC	0,94	0,95	0,96	0,97	0,98	0,94	0,95	0,96	0,97	0,98
	p1, МПа
	t1, oC j1, % t2, oC j3, %
	t1, oC j1, %
	p1, МПа t1, oC d2, мм	0,9	0,95 5,5	1,0	1,05 6,5	1,1	1,15 7,5	1,2	1,25 8,5	1,3	1,35 9,5
	p1, МПа t1, oC d2, мм		5,5 9,5		6,5 8,5		7,5 7,5		8,5 6,5		9,5 5,5
	p1, МПа t1, oC	6,5	6,4	6,3	6,2	6,1	6,0	5,9	5,8	5,7	5,6
	e r p1, МПа t1, oC	1,4 0,12	12,5 1,45 0,115	1,5 0,11	13,5 1,55 0,105	1,6 0,1	1,65 0,12	12,5 1,6 0,115	1,55 0,11	13,5 1,5 0,105	1,45 0,1
	e l p1, МПа t1, oC	1,6 0,09	8,5 1,55 0,095	1,5 0,1	7,5 1,45 0,105	1,4 0,11	6,5 1,35 0,09	1,3 0,095	8,5 1,6 0,1	1,5 0,105	7,5 1,4 0,11
	e l r p1, МПа t1, oC	1,7 1,5 0,11	13,1 1,69 1,49 0,105	13,2 1,68 1,48 0,1	13,3 1,67 1,47 0,095	13,4 1,66 1,46 0,11	13,5 1,65 1,45 0,105	13,6 1,64 1,44 0,1	13,7 1,63 1,43 0,095	13,8 1,62 1,42 0,09	13,9 1,63 1,41 0,105
	p1, МПа t1, oC l t4, oC	0,09 1,6	0,091 1,61	0,092 1,62	0,093 1,63	0,094 1,64	0,095 1,65	0,096 1,66	0,097 1,67	0,098 1,68	0,099 1,69
	p1, МПа t1, oC p2, МПа V, м3/ч	0,1 0,65	0,105 0,66	0,11 0,67	0,115 0,68	0,12 0,69	0,1 0,65	0,105 0,66	0,11 0,67	0,115 0,68	0,12 0,69
	p1, МПа t1, oC p2, МПа Газ	0,1 1,5 СН4	0,09 1,4 Не	0,11 1,3 N2	0,15 1,0 O2	0,17 2,4 Ar	0,13 0,8 NH3	0,12 0,6 H2	0,14 1,5 CO2	0,09 0,4 C2H6	0,16 - 5 1,3 He

 

Методические указания к выполнению расчетно - графической работы по разделу "Техническая термодинамика"

 

Задачи № 1 – 7

Задачи составлены по следующим разделам технической термодинамики: уравнение состояния идеального газа, смеси идеальных газов, теплоемкость, первый закон термодинамики, основные термодинамические процессы.

Во всех расчетах, следует использовать абсолютное давление газа, равное сумме избыточного (манометрического) и барометрического давления. Во всех расчетах следует использовать абсолютную температура газа.

При нахождении количества подводимой (отводимой) теплоты в термодинамических процессах обычно учитывается зависимость теплоемкости от температуры. В приближенных теплотехнических расчетах нередко пренебрегают зависимостью теплоемкости от температуры и находят теплоемкости из зависимостей

с_v = R/(k - 1) и c_p= kR/(k - 1),

где: R – газовая постоянная; k – показатель адиабаты.

Для точных расчетов количество теплоты находят с помощью средних теплоемкостей, величины которых приведены в таблицах в различных учебниках и справочниках. Так как в таблицах невозможно привести значения средних теплоемкостей для всех возможных интервалов температур, то вводят понятие средней теплоемкости с_m в интервале температур от 0 ^оС до t ^oC. В этом случае расчет производят по уравнению q = c_m2t₂ - c_m1t₁, в котором c_m2 - средняя массовая теплоемкость в интервале температур от 0 ^оС до температуры t₂ ^oC, а c_m1 - средняя массовая теплоемкость в интервале от 0 ^оС до t₁.

При нахождении теплоемкостей газовых смесей необходимо знать состав смеси и теплоемкости её компонентов. Если заданы массовые доли газов m_i, входящих в состоящую из n компонентов смесь, то теплоемкость смеси с_см находится по формуле

с_{см =} .

Если же заданы объемные доли компонентов r_i, то объемная теплоемкость смеси находится по формуле

.

Задачи № 8 – 11

Задачи решаются с помощью s- h диаграммы водяного пара или/и таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара. Для расчетов процессов с влажным воздухом используется диаграмма d – H.

Задачи № 12 – 14

Задачи составлены на процессы истечения и дросселирования идеальных газов и паров, которые в данном случае считаются адиабатными (без теплообмена с окружающей средой). При решении задач, связанных с истечением газов и паров из сопл, потерями на трение можно пренебречь. Скорость потока на входе в сопло w₁ можно принять равной нулю.

Массовый расход вещества находится по уравнению неразрывности: w×f = M×u при известной площади поперечного сечения сопла f.

Если истечение происходит из суживающегося сопла при b > b_кр, то в выходном срезе сопла устанавливается давление той среды, в которую происходит истечение. Если же b < b_кр, то в выходном срезе суживающегося сопла устанавливается критическое давление: р_кр= b_кр×р₁.

Для двухатомных газов: b_кр= 0,528; для одноатомных газов: b_кр= 0,487, для трех и многоатомных газов: b_кр= 0,546

Задачи № 15 – 18

В этих задачах рассчитываются циклы идеальных двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок.

При расчетах теплоемкость считать не зависящей от температуры. Рабочее тело обладает свойствами сухого воздуха (R = 287 Дж/кг×К, k = 1,4).

 

Задачи № 19 – 20

Задача связана с расчетами поршневых компрессоров. В задаче №19 подача компрессора V отнесена к нормальным условиям (р = 101325 Па, Т = 273,15 К).

 

Раздел «Теплопередача»

Контрольные вопросы и задачи выбираются по табл. 3, а числовые данные для каждой задачи выбираются по табл. 4, в соответствии с шифром, выданным преподавателем

Таблица 3

Задание	Вторая цифра шифра
Номера контрольных вопросов
Номера контрольных задач

 

Контрольные вопросы

1. Какие известны способы передачи теплоты в пространстве?

2. Сформулируйте закон теплопроводности Фурье.

3. Дайте определения коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи и теплопередачи.

4. Как определяется термическое сопротивление многослойной плоской стенки?

5. Что такое критический диаметр тепловой изоляции?

6. Какие существуют пути интенсификации теплопередачи?

7. В каких технологических процессах имеют место нестационарные процессы теплопроводности?

8. Какие величины входят в состав чисел подобия Био и Фурье?

9. В чем сущность подобия физических процессов? Приведите основные числа теплового подобия.

10. В чем разница между естественной и вынужденной конвекцией?

11. Как рассчитывается средний коэффициент теплоотдачи при ламинарном течении жидкости в трубах?

12. Как рассчитывается средний коэффициент теплоотдачи при турбулентном течении жидкости в трубах?

13. Как рассчитывается средний коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании потоком одиночной трубы?

14. Как рассчитывается средний коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции жидкости около горизонтальной трубы?

15. Какие факторы влияют на процесс теплоотдачи при пленочной конденсации водяного пара на вертикальных и горизонтальных трубах?

16. В чем особенности излучения и поглощения лучистой энергии газами?

17. От каких факторов зависит степень черноты поверхности?

18. Приведите преимущества и недостатки противоточной и прямоточной схем движения теплоносителей в теплообменниках.

19. На каких основных уравнениях базируется тепловой расчет теплообменников?

20. Как находится средний температурный напор для противоточной и прямоточной схем движения теплоносителей в теплообменниках?

 

Задачи

1. Стенка неэкранированной топочной камеры парового котла выполнена из слоя пеношамота толщиной d₁ и слоя красного кирпича толщиной d₂. Температура на внутренней поверхности топочной камеры равна t_с1, а на наружной - t_с2. Коэффициенты теплопроводности пеношамота и красного кирпича равны соответственно 0,30 и 0,70 Вт/м×К.

Необходимо вычислить тепловые потери через 1 м² стенки топочной камеры и температуру в плоскости соприкосновения слоев. Построить график распределения температуры в стенке.

2. Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной d₁ = 250 мм и слоя пенопласта. Температура на внешней поверхности кирпичного слоя равна t_с1, а на внешней поверхности пенопласта - t_с2. Коэффициенты теплопроводности пенопласта и красного кирпича равны соответственно 0,035 и 0,70 Вт/м×К.

Требуется вычислить температуру в плоскости соприкосновения слоев и толщину слоя пенопласта при условии, что тепловые потери через 1 м² стенки камеры не превышают q = 100 Вт/м².

Построить график распределения температуры в стенке.

3. Вычислить плотность теплового потока через чистую поверхность нагрева парового котла и температуры на поверхностях стенки, если известно: температура дымовых газов t_ж1, температура кипящей воды t_ж2; коэффициенты теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке и от стенки к кипящей воде равны соответственно a₁ и a₂; стенка выполнена из стали с коэффициентом теплопроводности l; толщина стенки d.

Построить график распределения температуры в стенке.

4. Решить задачу № 3 при условии, что в процессе эксплуатации поверхность нагрева парового котла со стороны продуктов сгорания покрылась слоем сажи толщиной d_с (l = 0,09 Вт/м×К), а со стороны воды - слоем накипи толщиной d_н (l= = 0,08 Вт/м×К).

Построить график распределения температуры в стенке.

5. Стальной паропровод диаметром d₁/d₂ = 100/110 мм с коэффициентом теплопроводности l₁= 48 Вт/м×К покрыт двумя слоями изоляции одинаковой толщины d₂ = d₃. Температура внутренней поверхности паропровода t_с1, а наружной поверхности изоляции - t_с4.

Определить тепловые потери с 1 м длины паропровода и температуру на границе соприкосновения слоев изоляции, если первый слой изоляции (накладываемый на поверхность паропровода) выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности l₂, а второй слой – из материала с коэффициентом теплопроводности l₃.

Построить график распределения температуры в конструкции.

6. Как изменятся тепловые потери с 1 м длины паропровода, рассмотренного в задаче № 5, если слои изоляции поменять местами? Какая станет температура на границе соприкосновения слоев изоляции?

Построить график распределения температуры в конструкции.

7. Вычислить допустимую силу тока для медного провода диаметром d, покрытого резиновой изоляцией толщиной d, при условии, что максимальная температура внутреннего слоя изоляции должна быть не выше 75 ^оС. Температура окружающего провод воздуха t_ж2, коэффициент теплоотдачи с поверхности изоляции к воздуху a₂.

Коэффициент теплопроводности резины l = 0,15 Вт/м×К, активное электрическое сопротивление медного провода R = 0,005 Ом/м.

8.Сравнить коэффициенты теплоотдачи от стенки трубы к воздуху:

а) при движении воздуха внутри длинной трубы внутренним диаметром d_в = 40 мм;

б) при внешнем поперечном обтекании одиночной трубы наружным диаметром d_н = 40 мм.

Средняя температура воздуха и скорость движения воздуха в обоих случаях одинаковы и равны: t_ср и w.

9.В теплообменном аппарате шахматный пучок труб обтекается поперечным потоком трансформаторного масла. Наружный диаметр труб d_н = 24 мм. Поперечный шаг труб в пучке s₁=2d, продольный – s₂=1,5d. Средняя скорость в узком сечении пучка и средняя температура масла соответственно равны: w и t_ср.

Определить коэффициент теплоотдачи от трансформаторного масла к поверхности труб для третьего ряда пучка при условии, что температура поверхности труб t_ст = 30 ^oC

10. По трубе диаметром d течет воздух при давлении р = 0,1 МПа. Часовой расход воздуха М кг/ч, температура воздуха на входе в трубу = 300 К. Средняя по длине температура внутренней поверхности трубы Т_ст= 400 К.

Определить на каком расстоянии от входа температура воздуха станет равной = 330 К.

11. По трубе диаметром d течет вода со средней скоростью 1,5 м/с. Температура воды на входе в трубу , а средняя по длине температура внутренней поверхности трубы Т_ст= 370 К. На каком расстоянии от входа температура нагреваемой воды достигнет .

12. Определить коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки конденсатора паровой турбины к охлаждающей воде, количество передаваемой теплоты и длину трубки, если средняя по длине температура внутренней поверхности трубки Т_ст= 303 К, внутренний диаметр трубки d, температуры воды на входе и выходе из трубки и , асредняя скорость воды в трубкеv.

13. Трубка диаметром d охлаждается поперечным потоком воды, скорость которой равна w. Средняя температура воды Т_ж, а средняя температура наружной поверхности трубки Т_ст.

Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности трубки к охлаждающей воде.

14. Вычислить потерю теплоты в единицу времени с 1 м² наружной поверхности горизонтального теплообменника, корпус которого имеет цилиндрическую форму и охлаждается свободным потоком воздуха.

Наружный диаметр корпуса теплообменника d, температура его поверхности Т_ст, температура воздуха в цехе Т_ж.

15. Металлический трубопровод с наружным диаметром d имеет температуру поверхности Т_ст. Температура окружающей среды равна Т_ж. Вычислить потери теплоты излучением на 1 погонный метр длины трубопровода, если степень черноты поверхности e = 0,80.

16. Определить плотность теплового потока излучением между двумя расположенными на близком расстоянии параллельными пластинами, у которых степени черноты поверхностей равны e₁ и e₂, а температуры соответственно Т₁ и Т₂. Во сколько раз уменьшится плотность теплового потока, если между пластинами разместить тонкий металлический экран, у поверхностей которого степень черноты e_э = 0,25.

17. Определить площадь теплообменной поверхности противоточного водо-водяного теплообменника, если греющая вода поступает в него с температурой , а удаляется с температурой. Расход греющей воды М₁ кг/час. Расход нагреваемой воды М₂ кг/час и её температура на входе в теплообменник .

Коэффициент теплопередачи от горячей воды к холодной k = 1250 Вт/м²×К. Как изменится площадь поверхности теплообмена, если противоток изменить на прямоток.

18. В пароводяном теплообменнике вода нагревается сухим насыщенным паром с давлением р. Температура нагреваемой воды на входе в теплообменник , а на выходе . Расход воды М₂ = 1 кг/с.

Определить количество передаваемой теплоты и площадь теплообменной поверхности, если коэффициент теплопередачи от пара к воде k = 3250 Вт/м²×К.

Таблица 4

Числовые данные к задачам раздела "Теплопередача"

 

## задач	Величины	Первая цифра учебного шифра
	d1, мм d2, мм tc1, оС tc2, оС
	d1, мм tc1, оС tc2, оС
	tж1, оС tж2, оС a1, Вт/м×К a2, Вт/м2×К l, Вт/м×К d, мм
	dс, мм dн, мм	0,1 0,6	0,2 0,7	0,3 0,8	0,4 0,9	0,5 1,0	0,6 1,1	0,7 1,1	0,8 0,6	0,9 0,7	1,0 0,8
	d2 = d3, мм tc1, оС tc4, оС l2, Вт/м×К l3, Вт/м×К	0,07 0,13	0,08 0,14	0,09 0,15	0,1 0,16	0,06 0,12	0,07 0,13	0,08 0,14	0,09 0,15	0,1 0,16	0,07 0,14
	l2, Вт/м×К l3, Вт/м×К	0,14 0,07	0,15 0,08	0,16 0,09	0,17 0,10	0,18 0,06	0,19 0,07	0,14 0,08	0,15 0,09	0,17 0,12	0,18 0,07
	d, мм d, мм tж2, оС a2, Вт/м2×К	0,8	2,5 0,9	1,0	3,5 1,1	1,2	4,5 1,3	1,4	3,5 1,5	1,6	4,5 1,7
	tср, оС w, м/с
	tср, оС w, м/с	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2	3,4	3,6	3,8
	d, мм М, кг/ч
	d, мм , К , К
	d, мм , К , К v, м/с	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	1,9	2,0	2,1	2,2
	d, мм w, м/с Тж, К Тс, К	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,1	1,2
	d, мм Тж, К Тст, К
	d, мм Тж, К Тст, К
	e1 e2 Т1, К Т2, К	0,81 0,85	0,82 0,86	0,83 0,87	0,84 0,88	0,85 0,89	0,86 0,7	0,87 0,71	0,88 0,72	0,89 0,73	0,90 0,74
	, К , К М1, кг/ч М2, кг/ч , К						2000 1500
	р, МПа , К

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: