При решении задачи 3 сначала следует изобразить в общем виде цикл двигателя в p-v- и T-s- диаграммах с обозначением всех переходных точек цикла. Используя уравнение состояния и соотношения параметров в соответствующих термодинамических процессах последовательно производить расчет всех неизвестных параметров рабочего тела в характерных точках цикла.
В задаче 4 для расчета цикла паровой компрессионной холодильной машины (ПКХМ) следует воспользоваться рабочей lgp-i-диаграммой для указанного рабочего тела [7]. Рекомендуется нанести характерные точки цикла в этой диаграмме и определить требуемые параметры для расчетов холодопроизводительности, тепловой нагрузки конденсатора и работы компрессора. Расчёт параметров в характерных точках цикла ПКХМ можно также проводить с использованием таблиц насыщенных паров и перегретых паров для указанного рабочего тела [8].
В задаче 5 расчеты производятся при барометрическом давлении воздуха, принятом при построении I-d-диаграммы для влажного воздуха.
При решении задачи 6 сначала следует определить режим движения жидкости и выбрать соответствующее критериальное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи от воды к внутренней поверхности трубы. Затем произвести расчет теплоотдачи от внешней поверхности трубы к воздуху за счет естественной конвекции. При этом пользоваться приведенными в литературе критериальными уравнениями для определения критерия Нуссельта (Nu) в зависимости от значения произведения критериев Грасгофа (Gr) и Прандтля (Pr), характеризующего движение и интенсивность теплообмена. Затем следует рассчитать линейный коэффициент теплопередачи через цилиндрическую однослойную и двухслойную (в случае отложения накипи) стенку.
Для решения задачи 7 необходимо определить по [9] физические параметры конденсата при средней температуре конденсата tср, принимаемой равной среднему арифметическому температуры насыщения tн пара заданного давления и температуры поверхности трубы tw,. Затем воспользоваться уравнением, приведенным, например, в [2] , для определения среднего значения коэффициента теплоотдачи на одиночной горизонтальной трубе.
При решении задачи 8 расход теплоносителя определяют из уравнения теплового баланса, необходимую поверхность нагрева теплообменника – из уравнения теплопередачи.
Решение задачи 9 способствует освоению темы нестационарной теплопроводности, характеризуемой изменением температурного поля тела во времени. Искомое время начала плавления льда определяется значением числа Фурье, которое находится с использованием номограмм после определения безразмерной температуры поверхности шара Qпов и значения числа Био.
В задаче 10 плотность теплового потока излучением определяется по закону Стефана-Больцмана.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Задача 1.
Процесс расширения идеального газа происходит по политропе с показателем n. Начальное состояние газа характеризуется давлением р1, МПа и температурой t1, °С. Конечное давление р2, МПа.
Определить удельный объем и температуру газа в конце процесса, а также работу и теплоту, изменение внутренней энергии и энтропии в процессе.
Представить процесс в рабочей и тепловой диаграммах в масштабе. Показать также в диаграммах изотермический, изобарный и адиабатный процесс изменения состояния газа в указанных условиях.
Исходные данные принять по табл. 1.
Таблица 1
Последняя цифра шифра | Газ | р1, МПа | t1, °С | Предпоследняя цифра шифра | n | р2, МПа |
0 | Азот | 1,5 | 200 | 0 | 1,20 | 0,30 |
1 | Кислород | 1,7 | 240 | 1 | 1,22 | 0,35 |
2 | Водород | 1,9 | 260 | 2 | 1,24 | 0,4 |
3 | Аргон | 2,0 | 280 | 3 | 1,30 | 0,45 |
4 | Аммиак | 2,2 | 300 | 4 | 1,32 | 0,50 |
5 | Воздух | 2,4 | 350 | 5 | 1,34 | 0,55 |
6 | Оксид углерода | 2,6 | 380 | 6 | 1,36 | 0,60 |
7 | Диоксид углерода | 2,8 | 400 | 7 | 1,38 | 0,65 |
8 | Диоксид серы | 3,0 | 450 | 8 | 1,40 | 0,70 |
9 | Воздух | 3,2 | 500 | 9 | 1,60 | 0,75 |
Задача 2.
В паросиловой установке, работающей по циклу Ренкина, в турбину поступает пар с давлением р1, МПа и температурой t1, °С. Давление в конденсаторе р2, МПа. Расход пара G, т/ч.
Определить параметры узловых точек цикла Ренкина, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла, степень сухости пара в конце расширения, теоретическую мощность турбины, термический КПД.
Как изменятся определяемые величины при осуществлении вторичного перегрева пара при р', МПа до начальной температуры t1, °С.
Изобразить процессы в i-s-диаграмме.
Изобразить теоретический цикл простейшей паросиловой установки в p-v-, T-s-, i-s- координатах.
Исходные данные принять по табл. 2.
Таблица 2
Последняя цифра шифра | р1, МПа | t1, °С | р2, МПа | Предпоследняя цифра шифра | р', МПа | G, т/ч |
0 | 6,0 | 400 | 0,015 | 0 | 1,0 | 100 |
1 | 7,0 | 420 | 0,012 | 1 | 1,5 | 200 |
2 | 8,0 | 440 | 0,01 | 2 | 1,8 | 300 |
3 | 9,0 | 450 | 0,009 | 3 | 2,0 | 400 |
4 | 10,0 | 480 | 0,008 | 4 | 2,2 | 500 |
5 | 12,0 | 500 | 0,007 | 5 | 2,4 | 600 |
6 | 15,0 | 520 | 0,006 | 6 | 2,8 | 700 |
7 | 16,0 | 540 | 0,005 | 7 | 3,0 | 800 |
8 | 18,0 | 550 | 0,004 | 8 | 3,5 | 900 |
9 | 19,0 | 600 | 0,003 | 9 | 2,0 | 1000 |
Задача 3.
Рассчитать цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с изохорным подводом теплоты (определить параметры узловых точек цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла и термический коэффициент полезного действия), если начальные параметры рабочего тела давление р1=0,1 МПа, температура t1, °С. Степень сжатия e, степень повышения давления l=р3/р2. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.
Изобразить цикл указанного ДВС в p-v- и T-s- координатах в масштабе.
Определить также термический КПД цикла Карно, осуществленного в том же интервале предельных температур.
Исходные данные принять по табл. 3.
Таблица 3
Последняя цифра шифра | t1, °С | e | Предпоследняя цифра шифра | l |
0 | -10 | 5,5 | 0 | 2,0 |
1 | 10 | 6,0 | 1 | 2,5 |
2 | 17 | 6,5 | 2 | 3,0 |
3 | 18 | 7,0 | 3 | 3,2 |
4 | 20 | 7,5 | 4 | 3,4 |
5 | 21 | 8,0 | 5 | 3,6 |
6 | 24 | 8,5 | 6 | 3,8 |
7 | 25 | 9,0 | 7 | 4,0 |
8 | 26 | 9,5 | 8 | 4,2 |
9 | 28 | 10 | 9 | 4,5 |
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
