Методические указания по выполнению самостоятельных работ ПМ.02 Обслуживание и эксплуатация бурового оборудования для специальности 131003 Бурение нефтяных и газовых скважин Раздел 2. «Термодинамика» (стр. 6 )

1.От газа идет теплопередача к поверхности обмуровки, при этом можно определить плотность теплового потока

t1

      t2

  (1)

газ  воздух

  д  где - температура обмуровки со стороны газов.

2.Через обмуровку тепловой поток распространяется теплопроводностью от одной стенки к другой согласно закона Фурье.

  (2)  где - температура обмуровки со стороны воздуха.

3.Иот второй стенки снова идет теплопередача к воздуху окружающей среды:

  (3)

4.Решая  совместно  уравнения 1, 2, 3 получим  выражение  плотности теплового потока через плоскую стенку:

- коэффициент теплопередачи

5. Потери тепла Q через обмуровку котла площадью F в единицу времени равны:

6. Температуры стенок со стороны газов и воздуха определяем из выражений 1,2.

Варианты 1-15

Для выполнения данного задания необходимо познакомиться с темой "Водяной пар и его основные процессы". Особое внимание уделить диаграмме i-S и научиться по ней определять основные параметры состояния пара.

Пример:

Определить термический к. п.д. – зt и удельный расход пара паросиловой установки (цикл Ренкина), если даны начальные параметры пара P1; t1; и конечное давление P2.

Решение:

1.Как  известно  термический  к. п.д.  цикла  Ренкина  определяется соотношением

где  h1 - энтальпия перегретого пара

h2 - энтальпия отработавшего пара

- энтальпия конденсата

  где - теплоемкость жидкости.

Эти величины  h1, h2, h\2  наиболее просто определяются при помощи h-S - диаграммы водяного пара (см. схему 1и приложение).

h    P1=10 МПа

h1  t1 = 520 °C

  P2=0,45 МПа

  t2 = 60 °C

h2  x=1

 

  Схема 1.

Удельный расход пара  паросиловой установки равен:

Задание 5

Варианты 1-30

Определить индикаторную, эффективную мощность и удельный расход горючего 4-х-тактного ДВС при следующих данных: среднее индикаторное давление, диаметр цилиндра, ход поршня, частота вращения, число цилиндров, механический КПД.

Данные	№ задача
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Pi, МПа	0,8	0,65	0,6	0,55	0,75	0,9	0,95	0,68	0,55	0,7	0,8	0,7	1,1	0,6	1,2
Д, мм	100	120	150	70	85	105	110	115	75	80	110	110	75	80	80
S, мм	110	130	160	85	120	100	140	145	150	100	160	140	100	120	100
n, об/мин	2100	2000	1800	1700	1650	3000	2500	1900	1800	2150	1800	1900	1800	1900	2000
Z	4	6	8	4	6	8	4	6	12	8	8	6	8	10	10
зм	0,85	0,9	0,95	0,87	0,9	0,95	0,9	0,85	0,92	0,9	0,9	0,85	0,9	0,8	0,8

Данные	№ задача
16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Pi, МПа	0,4	0,5	0,6	1,1	1,2	1,3	1,4	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,3	1,4	1,5
Д, мм	80	90	100	110	120	85	90	100	110	120	150	115	100	110	100
S, мм	110	130	160	120	100	140	150	100	160	140	100	80	80	90	90
n, об/мин	2100	2000	1800	1700	1700	2000	1800	1900	2000	1200	1000	1400	1500	1500	1600
Z	4	4	6	8	6	4	10	8	12	6	4	6	4	6	4
зм	0,8	0,7	0,85	0,9	0,95	0,85	0,92	0,9	0,8	0,9	0,8	0,85	0,9	0,75	0,9

Методические указания к решению задания 5.

Варианты 1-30.

Для выполнения данного задания необходимо познакомиться с темой "Двигатели внутреннего сгорания".

Пример

Определить индикаторную Ni и эффективную Ne мощности двигателя внутреннего сгорания, если известно:

Среднее индикаторное давление Рi [Па] Диаметр цилиндра Д [м] Ход поршня S [м] Число оборотов n [об/мин] Число цилиндров Z Тактность двигателя к (для двухтактного к=1; для четырехтактного к=2) Механический к. п.д.

Решение:

1. Индикаторная мощность, т. е. работа, совершаемая газами в цилиндрах ДВС в единицу времени определяется по формуле:

т. к.  - объем цилиндра

Эффективная (или полезная) мощность развиваемая двигателем на валу, меньше индикаторной на величину потерь мощности.

bi - индикаторный удельный расход топлива [кг/кДж]

bе - эффективный удельный расход топлива

В - секундный расход топлива кг/час для жидкого топлива

- эффективный к. п.д.

- теплота сгорания топлива

Задание № 6

ОТВЕТИТЬ НА ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Основные законы идеальных газов и их применение. Объясните уравнение состояния идеальных газов, в чем физический смысл газовой постоянной. Что такое газовая смесь, ее основные свойства, сформулируйте закон Дальтона. Массовый  и  объемный  состав  газовой  смеси,  определение  газовой постоянной смеси. Понятие о теплоемкости, виды теплоемкости, размерность, взаимосвязь. Объясните сущность первого закона термодинамики, его значение, дайте формулировку. объясните  параметр  энтальпия,        физический  смысл,  размерность, значение. Изохорный процесс: уравнение, соотношение параметров, графическое изображение, определение работы, теплоты, изменение внутренней энергии. Изобарный процесс: уравнение, соотношение параметров, графическое изображение, определение работы, теплоты, изменение внутренней энергии. Изотермический процесс: уравнение, соотношение между параметрами, графическое изображение, определение работы, теплоты, изменение внутренней энергии. Адиабатный  процесс:  уравнение,  соотношение  между  параметрами, графическое  изображение,  определение  работы,  теплоты,  изменение внутренней энергии. Политропный процесс: уравнение, соотношение параметров, графическое изображение, определение работы, теплоты, изменение внутренней энергии. Второе начало термодинамики. Сущность, формулировки, значение. Понятие о круговых процессах, термический КПД, его соотношение и значение. Цикл Карно,  графическое изображение, термический КПД,  значение цикла. Процесс парообразования, его изображение в РV и ТS диаграмме. IS-диаграмма водяного пара, ее применение. Объясните процесс истечения газов и паров. Дросселирование газов и паров, применение. Цикл паросиловой установки. Устройство(основные части, механизмы системы) и принцип действия. Теоретический цикл ДВС с подводом тепла при постоянном объеме. Теоретический цикл ДВС с подводом тепла при постоянном давлении. Теоретический цикл ДВС со смешанным подводом тепла. Схема и цикл ГТУ с подводом тепла при постоянном объеме без регенерации и с регенерацией тепла. Схема и цикл ГТУ с подводом тепла при постоянном давлении без регенерации и с регенерацией тепла. Назначение, устройство и принцип действия поршневых, центробежных и осевых компрессоров. Теоретический цикл работы поршневого компрессора, график работы, определение работы, мощности, затраченной на сжатие. Теоретический цикл работы многоступенчатого поршневого компрессора. Теплообмен теплопроводностью, закон Фурье, коэффициент теплопроводности, его определение, удельный тепловой поток. Теплообмен конвекцией (теплоотдача). Основной закон теплообмена, коэффициент теплоотдачи, его физический смысл и  определение, удельный тепловой поток. Теплообмен через - стенку между двумя теплоносителями (теплопередача).  Определение теплового потока, коэффициент теплопередачи. Теплообменные аппараты, схемы, назначение, принцип действия, расчет. Котельная установка, схема, назначение, основные части, принцип работы. Основные характеристики котельного агрегата. Топливо  котельных  установок,  классификация,  элементарный  состав, основные характеристики и их определение. Способы сжигания топлива, классификация топочных устройств. Паровые и водогрейные котлы, применяемые в нефтяной промышленности. Схема устройства, принцип действия, показатели работы. Водоподготовка, питательные устройства котельных установок. Области применения ДВС в народном хозяйстве и нефтяной промышленности, их классификация. Устройство и рабочий процесс четырехтактного карбюраторного ДВС, индикаторная диаграмма процесса. Устройство и рабочий процесс четырехтактного дизельного ДВС, индикаторная диаграмма процесса. Особенности устройства и рабочий процесс двухтактных карбюраторных ДВС. Их достоинства и недостатки по сравнению с четырехтактными ДВС. Индикаторная и эффективная мощность, удельный и полный часовой расход горючего ДВС. Особенности устройства, принцип действия, достоинства и недостатки газовых ДВС. ДВС, применяемые в нефтяной и газовой промышленности, показатели рабочего процесса, характеристики. Газотурбинные установки, их работа, преимущества и недостатки. Круговая диаграмма 4-х-тактного ДВС. Тепловые установки. Принцип работы АЭС.