Теплотехника (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕПЛОТЕХНИКА

Контрольные задания и методические указания

для студентов факультета механизации с. х.

специальности 311300

ББК з311я73

УДК 621.1.016

Теплотехника: Контр. задания и метод. указ. /Сост.: , В. - Ставрополь: СтГАУ, -20 с.

Контрольные задания и методические указания к ним составлены в соответствии с учебной программой курса “Теплотехника” для студентов 311300 специальности. Содержат контрольные задания и краткие методические указания по их выполнению.

Составители

ёдов

· Рецензент

Введение

Проблема всемерной экономии и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов всегда являлась одной из главных в экономической жизни страны. В связи с кризисными явлениями в обществе и экономике значение ее еще более возросло. Решение проблемы видится за счет проектирования, широкого внедрения и грамотной эксплуатации энергосберегающих производственных и хозяйственных систем, конструкций и технологий. Знание основ рационального проектирования, методик инженерного расчета и особенностей принятия основных проектных решений в вопросах получения тепла, теплоиспользования и теплоснабжения являются очень важными для будущего инженера-машиностроителя. Все это сосредоточено в “Теоретических основах теплотехники”, включающих две науки: термодинамику и теплопередачу. На их усвоение и должны быть направлены все усилия студента.

· Рекомендации по оформлению контрольных работ

Контрольные работы должны быть написаны четким, разборчивым почерком на стандартных листах или в ученической тетради. Обязательны полямм. На титульном листе следует указать фамилию, номер группы и номер шифра, по зачетной книжке студента. Исходные данные для решения задач выбираются из таблиц по предпоследней и последней цифре шифра студента. Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.

Все расчеты необходимо выполнять в международной системе измерения физических величин (система СИ). Справочные данные из устаревших книг следует переводить в СИ перед использованием в расчетах. Расчеты приводить в развернутом виде, записывая расчетную формулу, численные значения всех переменных и результат расчета (по ГОСТу 732-81). Если это размерная величина, то после нее ставится размерность.

Все расчетные формулы, поправочные коэффициенты, нормированные величины, значения физконстант должны сопровождаться ссылками на литературные источники, откуда они заимствованы и краткими разъяснениями, почему приняты именно эта формула или это значение. Записи и пояснения должны быть лаконичными и отражать существо вопроса. Переписывать условие задачи не обязательно, достаточно привести лишь краткую запись исходных данных для своего варианта задания.

КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1

Задача 1.В баллоне объемом V находится сжатый газ, при давлении р1 и температуре t1. В результате дополнительной закачки этого же газа в баллон давление в нем стало p2, а температура увеличилась до t2 Определить массу газа в баллоне до закачки m1 и после закачки m2, плотность газа в первом и втором состояниях r 1 и r 2, а также производительность компрессора M кг/с, если для увеличения массы газа от m1 до m2 было затрачено время, равное t . При этом давление определялось по манометру при атмосферном давлении B=100 кПа. Исходные данные для решения задачи взять из табл. 1.

Таблица 1

Предпоследняя цифра шифра	Газ	p1, МПа	t1,oC	V, м3	Последняя цифра шифра	P2, МПа	t2, oC	t , мин
0	Азот	0,15	10	0,2	0	0,85	20	20
1	Водород	0,20	20	0,3	1	0,90	25	30
2	Аргон	0,25	30	0,4	2	1,00	37	40
3	Аммиак	0,30	40	0,5	3	1,80	48	50
4	Метан	0,05	50	0,6	4	0,30	60	60
5	Этилен	0,10	50	0,7	5	0.70	55	50
6	Воздух	0,15	40	0,8	6	0.80	50	40
7	СО2	0,20	30	0,7	7	1.45	37	30
8	СО	0,25	20	0,6	8	2,70	31	20
9	Кислород	0,30	10	0,5	9	2,90	18	10

Задача 2. Определить параметры воздуха в начале и конце политропного процесса с показателем n, если известно, что начальное состояние определялось параметрами р и t, а в конечном состоянии температура газа стала t2. При этом масса газа, участвующего в процессе, равна m. Определить также изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии и теплоту процесса. Зависимость теплоемкости от температуры принять линейной. Коэффициента интерполяционных формул для расчета средней теплоемкости взять из [9, табл. 5, стр.44-45]. Исходные данные для решения задачи принять из табл.2. Изобразить процесс в произвольном масштабе в координатах p-v и T-s.

Таблица 2

Предпоследняя цифра шифра	Показатель политропы процесса, n	t1, оС	t2, оС	Последняя цифра шифра	P1, МПа	m, кг
0	0	200	350	0	4,1	12
1	1,25	300	400	1	2,2	5
2	0,85	400	490	2	1,4	8
3	1,31	500	580	3	3,1	15
4	n=k=1,41	350	400	4	0,5	9
5	?	270	350	5	2,2	6
6	1,09	180	270	6	1,4	7
7	1,35	80	140	7	3,6	16
8	1,22	120	200	8	2,5	21
9	?	90	210	9	3,7	13

Задача 3. Водяной пар с начальными параметрами р1 и x1поступает в пароперегреватель, где при р=const его температура увеличивается до t2. Далее он изоэнтропно расширяется в турбине до давления p3 . Используя диаграмму h-s, определить: а) параметры пара p, v и t и его состояние во всех трех точках процесса, а также степень сухости в точке 2; б) изменение термодинамических функций u, h и s в процессах нагрева и расширения; в) теплоту процесса нагрева пара и работу процесса расширения. Исходные данные для решения задачи выбрать из табл. 3. Изобразить процессы на p-v и T-s диаграммах.

Таблица 3

Предпоследняя цифра шифра	p1, МПа	x1, 1/1	Последняя цифра шифра	t2, oC	p3, МПа
0	5,5	0,95	0	320	0,11
1	3,3	0,90	1	425	0,07
2	2,6	0,85	2	470	0,08
3	4,1	0,92	3	430	0,12
4	6,3	0,96	4	560	0,04
5	3,8	0,89	5	510	0,05
6	4,7	0,97	6	500	0,06
7	5,2	0,91	7	370	0,05
8	8,1	0,92	8	39	0,03
9	6,2	0,93	9	340	0,04

Задача 4.В идеальном поршневом компрессоре происходит сжатие газа, указанного в задании. При этом сжатие может происходить: а) изотермически; б) адиабатно, в) политропно с показателем политропы n. Определить параметры газа в конце сжатия, а также теплоту и работу для всех трех названных процессов, если известно, что начальное состояние газа определялось параметрами p1 и t1, а конечное – давлением р2. Определить также теоретически необходимую мощность компрессора, если его производительность равна М. При расчетах теплоемкость газа считать не зависящей от температуры, правильность решения проверить по первому закону термодинамики. Исходные данные взять из табл. 4.

Таблица 4

Предпоследняя цифра шифра	Газ	p1, МПа	t1,oC	n, 1/1	Последняя цифра шифра	P2, МПа	m, кг/с
0	Водород	0,15	10	1,21	0	0,81	0,08
1	Азот	0,20	20	1,31	1	0,97	0,04
2	Аммиак	0,25	30	1,18	2	1,20	0,07
3	Аргон	0,30	40	1,17	3	1,80	0,05
4	Этилен	0,05	50	1,09	4	0,40	0,12
5	Метан	0,10	50	1,15	5	0.70	0,09
6	СО2	0,15	40	1,23	6	0.80	0,14
7	Воздух	0,20	30	1,27	7	1.3	0,13
8	Кислород	0,25	20	1,31	8	1,70	0,06
9	СО	0,30	10	1,19	9	1,90	0,11

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2