Контрольная работа по "Теплотехника"

Вариант 20

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

 

ЗАДАЧА 1.

М=8 кг газовой смеси, состоящей по массе из 14% СО₂, 10% О₂ и 76% N₂, имеют начальные параметры Р₁=0,2 МПа и t₁=10⁰C. В результате расширения при постоянном давлении температура газа повышается до t₂=180⁰C. Определить начальный и конечный объем, подведенную теплоту, работу расширения, изменение внутренней энергии и изменение энтропии.

 

Решение:

1) Определяем газовую постоянную смеси газов.

gСО₂=0,14, gО₂=0,10, gN₂=0,76

µ(СО₂)=44кг/моль, µ(О₂)=32кг/моль, µ(N₂)=28кг/моль

2) Определяем  молекулярную массу смеси

3) Определяем  начальный объем по уравнению  состояния идеального газа:

4) Определим конечный объем (при Р=const)

5) Средние удельные теплоемкости газов и газовой смеси при средней температуре

Средняя массовая теплоемкость газовой  смеси:

6) Находим  теплоту, подведенную в изобарном  процессе:

7) Найдем работу изобарного расширения

8) Найдем изменение внутренней энергии

9) Найдем изменение энтропии

 

 

 

 

 

ЗАДАЧА 2.

От сухого насыщенного водяного пара при постоянном давлении р = 1,0 МПа отводится q = 350 кДж/кг теплоты. Определить состояние и параметры пара в конце процесса, а также изменение энтропии и внутренней энергии. Показать процесс в p, v; T, S; i, S – диаграммах.

 

Решение:

1) По известному давлению р = 1,0 МПа = 10⁶ Па по таблицам находим параметры сухого насыщенного пара:

2) Из формулы отведенной теплоты находим конечную энтальпию:

3) Пар в конце процесса будет влажным. Степень

4) Удельный объем влажного пара:

5) Изменение внутренней энергии:

6) Энтропия влажного пара:

7) Изменение энтропии:

8) Изображаем графики процессов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАЧА 3.

Определить аналитически и графически (с помощью диаграммы) энтальпию, влагосодержание и относительную  влажность воздуха при выходе из калорифера, если начальная температура  воздуха t₀=20⁰C, а относительная влажность = 60%.

Температура воздуха на выходе из калорифера равна t₁=65⁰C.

 

Решение:

По I-d диаграмме определяем влагосодержание и энтальпию воздуха, поступающего в калорифер. При температуре 20⁰C и относительной влажности = 60% влагосодержание d₀=0.008кг/кг, а энтальпия I₀=40 кДж/кг.

Нагревание воздуха в калорифере осуществляется при постоянном влагосодержании  d₀. Точка 1 находится как пересечение вертикальной прямой влагосодержания d₀ и изотермы t₁=65⁰C . Энтальпия воздуха в точке 1 равна 87 кДж/кг, а относительная влажность 6%. 
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

 

ЗАДАЧА 1.

Ограждение сушильной машины состоит  из металлических листов, покрытых слоем изоляции. Теплопроводность металла 57 Вт/(м²×К), изоляции – 0,13 Вт/( м²×К). Определить толщину изоляции, если температура внешней поверхности изоляции t₂=30⁰C, а металлического листа, обращенного в сушилку t₁=90⁰C. Через ограждение проходит q = 140 Вт/м² теплоты. Толщина металлических листов 2 мм.

 

Решение:

Тогда

 

ЗАДАЧА 2.

Определить коэффициент теплоотдачи при движении воздуха со скоростью W=6м/с и температурой t=80⁰C

А) внутри горизонтальной трубы (диаметр трубы d=110мм, длина трубы l=5м)

Б) при поперечном обтекании трубы.

 

Решение:

1) При t=80⁰C параметры сухого воздуха:

  

2) Определяем коэффициент Рейнольдса:

 

3) При  для горизонтального расположения труб для определения среднего коэффициента теплоотдачи пользуемся следующим уравнением подобия:

4) Средний коэффициент теплоотдачи  равен

5) При  для поперечного обтекания труб для определения среднего коэффициента теплоотдачи пользуемся следующим уравнением подобия:

6) Средний коэффициент теплоотдачи  равен:

 

 

 

 

ЗАДАЧА 3.

Две параллельно расположенные  и соизмеримые между собой  плоские стенки имеют температуру  t₁=300⁰C, t₂=25⁰C и степень черноты = 0,5 и = 0,6 соответственно. Определить удельный тепловой поток излучением, если:

А) между ними нет экрана

Б) имеется экран, степень черноты  которого _э= 0,04.

 

Решение:

1) При отсутствии  экрана плотность потока между поверхностями 1 и 2 определяют по формуле:

где - коэффициент излучения абсолютно черного тела, - приведенная степень черноты системы «поверхность 1 – поверхность 2», определяемая по формуле:

Тогда:

2) Плотность  теплового потока от поверхности 1 к экрану, согласно закону Стефана-Больцмана, равна:

, а от экрана к поверхности  2: ,

где - приведенная степень черноты системы «поверхность 1 - экран»; - приведенная степень черноты системы «экран - поверхность 2».

,