Гидравлика Р.173

Помощь он-лайн только по предварительной записи

Р.173

Часть задач есть решенные, контакты

Задача 1

Определить плотность воды и нефти при t = 4 °С, если известно, что (10 + k) л воды при 4 °С имеют массу (10 + k) кг, а масса того же объема нефти равна (8,2 + i) кг. Сравнить плотность нефти с плотностью воды.

Задача 2

Цистерна заполнена нефтью плотностью ρсм = 850 кг/м3. Диаметр цистерны d = (3 + 0,1 i) м, длина l = 6 м. Определить массу жидкости в цистерне.

Задача 3

Плотность нефти при температуре 15оС равна 828 кг/м3. Условная вязкость ее при температуре (22+k)oC равна 6,4оЕ, коэффициент температурного расширения 0,00078К-1. Определить абсолютную вязкость  нефти при температуре (22+k)oC.

Задача 4

При испытании прочности баллона он был заполнен водой при давлении (60 + k) кгс/см2 через некоторое время в результате утечки части воды через неплотности давление в баллоне снизилось вдвое. Диаметр баллона 350 мм, высота (1200 + 8 k) мм. Определить объем воды, вытекшей при испытании.

Задача 5

Чему равно относительное изменение плотности морской воды (в процентах) при вертикальном погружении на глубину h = 300 м. Плотность морской воды на поверхности ρ0 = 1030 кг/м3.

Задача 6

Баллон, вместимость которого равна (36 + 2k) дм3 заполнен нефтью и плотно закрыт при давлении 0,1 МПа. Какое количество нефти необходимо закачать в баллон дополнительно, чтобы давление в нем повысилось в 25 раз?

Задача 7

23,5 тонн бензина при температуре 3 °С занимают объем (33,25 + 0,1k) м3. Какой объем будет занимать это же количество бензина при температуре 17 °С, если давление не изменится? Коэффициент температурного расширения бензина 0,00065 К-1.

Задача 8

При испытании прочности резервуара он был заполнен водой при давлении (50 – 0,2 i) атм. Через некоторое время в результате утечки части воды через неплотности давление понизилось до (11,5 + 0,2 i) ат. Определить объем воды, вытекшей за время испытания. Вместимость резервуара равна 20 м3.

Задача 9

Бензин весом (43,5 – 0,2i) тонны при температуре 15 °С занимает объем 33,5 м3. Какой объем будет занимать это же количество бензина при температуре 6 °С? Коэффициент температурного расширения бензина 0,00065 град-1.

Задача 10

В резервуар закачено (15 – 0,2i) м3 нефти удельного веса 800 кгс/м3 и (16 – 0,2i) м3 нефти неизвестного удельного веса. Удельный вес смеси стал равным 824 кгс/м3. Определить удельный вес долитой нефти.

Задача 11

Для испытания резервуара на прочность он заполнен водой под давлением 50 атм. Вследствие утечки воды давление в резервуаре понизилось до (42 – 0,1 k) атм. Сколько воды вытекло из резервуара, если он имеет форму цилиндра с диаметром 500 см и высотой 800 см?

Задача 12

Определить, насколько поднимется уровень нефти в цилиндрическом резервуаре при увеличении температуре от 15 до 40ºС. Плотность нефти при 15ºС ρ15 = 900 кг/м3. Диаметр резервуара d = 10 м; нефть заполняет резервуар при 15ºС до высоты Н = (12 – 0,1 k) м. Коэффициент теплового объемного расширения нефти βт = 6,4 – 10-4 1/градус. Расширение резервуара не учитывается.

Задача 13

Вода поступает в насос по всасывающей трубе, работающей под вакуумом. Минимальное абсолютное давление перед входом в насос p = 4 кПа. Температура перекачиваемой воды поднялась до 30 °С. Будет ли в этом случае наблюдаться кипение и кавитация?

Задача 14

В закрытом резервуаре (рис. 21) с нефтью плотностью ρ = 880 кг/м3 вакуумметр, установленный на его крышке, показывает рв = (1,18 + 0,2k) · 104 Па. Определить показание манометра рм, присоединенного к резервуару на глубине H = 6 м от поверхности жидкости, и положение пьезометрической плоскости.

21

Задача 15

Найти избыточное давление в сосуде А с водой по показаниям многоступенчатого двухжидкостного ртутного манометра (рис. 22): h1 = (82 – 0,1 k) см; h2 = (39 – 0,2 i) см; h3 = 54 см; h4 = (41 + 0,2 k) см; h5 = 100 см; ρ = 103 кг/м3; ρр = 1,36 · 104 кг/м3.

22

Задача 16

Найти силу давления воды на дно сосуда диаметром D = (1 + 0,2k) м (рис. 23), если глубина H‘ = (0,7 + 0,2k) м, вес поршня G = 300 Н, d = 0,5 м.

23

Задача 17

Вертикальный щит А (рис. 24), перекрывающий водослив, может перемещаться в пазах В вверх и вниз. Глубина жидкости H = (1,4 + 0,2i) м, ширина щита b = (2,6 + 0,2k) м. Какую силу нужно приложить, чтобы поднять щит, если его вес G = (32 + 0,1i) кН, а коэффициент трения между щитом и поверхностью пазов f = 0,3.

24

Задача 18

Наклонный прямоугольный щит плотины шарнирно закреплен на оси О (рис. 26). При каком уровне воды Н щит опрокинется, если угол наклона щита α = (60 + 0,9 i)º, а расстояние от его нижней кромки до оси шарнира а = (1,3 + 0,21) м. Вес щита не учитывать.

26

Задача 19

Определите силу давления жидкости на торцевую плоскую стенку горизонтальной цилиндрической цистерны (рис. 27) диаметром d = (2,4 + 0,2k) м, заполненной бензином плотностью ρ = 760 кг/м3, если уровень бензина в горловине находится на расстоянии H = (2,7 + 0,2k) м от дна. Цистерна герметично закрыта и избыточное давление на поверхности жидкости составляет (40 + 0,2i) кПа. Найти также положение центра давления относительно центра тяжести стенки.

27

Задача 20

Закрытый резервуар высотой Н = (10 – 0,1 i) м (рис. 25) разделен на два отсека вертикальной прямоугольной перегородкой шириной b = 4 м. В левом отсеке уровень нефти Н2 = (8 – 0,1 k) м (ρн = 850 кг/м3), в правом уровень воды Н1 = (5 – 0,1 k) м (ρв = 1000 кг/м3). Избыточное давление паров над нефтью ρi1 = 19,6 кПа. Определить равнодействующую сил давления на перегородку и точку ее приложения. Указание. В левом отсеке, кроме силы давления нефти и паров, на смоченную часть перегородки, нужно учесть силу давления паров на не смоченную часть стенки.

25

Задача 21

Шаровой резервуар диаметром d = (1 + 0,2 k) целиком заполнен жидкостью ρ = 103 кг/м3. В верхней точке жидкости в резервуаре давление атмосферное. Определить величины и направления сил, действующих на верхнюю и боковую полусферы.

Задача 22

Горизонтальная цилиндрическая цистерна с полусферическим днищами целиком заполнена топливом ρ = 800 кг/м3. Давление в верхней части цистерны, измеряемое манометром, рм = (14,7 + 0,2 k) кПа, длина цистерны l = 5 м, ее диаметр d = 3 м (рис. 28). Определить величины сил давления, растягивающих цистерну в сечениях АА и ВВ, и положение линий их действия.

28

Задача 23

Из напорного бака вода течет по трубе диаметром d1 = (20 + 0,2 k) мм и затем вытекает в атмосферу через насадок (брандспойт) с диаметром выходного отверстия d2 = 10 мм. Избыточное давление в баке Р0 = (0,18 + 0,1 k) МПа. Пренебрегая потерями, определить скорость течения воды в трубе 1 и на выходе из насадка . Высота жидкости над осью трубы Н = 1,6 м (рис. 29).

29

Задача 24

Определить силу, действующую на деревянный брус длиной L = (0,5 + 0,3 k) м и площадью поперечного сечения F = (0,02 + 0,2 k) м2, полностью погруженный в воду. Плотность бруса принять ρб = 600 кг/м3.

Задача 25

Построить эпюру гидростатического давления для плоской стенки, графически определить силу давления жидкости на стенку и место ее приложения, если высота смоченной поверхности h, давление на свободную поверхность жидкости p0, ширина стенки b, плотность жидкости ρж.

 Задача 26

Открытая емкость в виде усеченного конуса стоит на меньшем основании и полностью заполнена жидкостью с плотностью ρ = 1100 кг/м3. Определить результирующую силу давления жидкости на дно емкости и силу давления емкости на горизонтальную опору. Высота емкости h = (2 + 0,2k) м, диаметр нижнего сечения d1 = (2 + 0,2k) м, диаметр верхнего сечения d2 = 3 м.

Задача 27

Вертикальный цилиндрический резервуар емкостью W = (1000 + 20 k) м3, высотой Н = 13 м заполнен нефтью с плотностью ρн = 880 кг/м3. Определить силы давления нефти на боковую стенку и дно резервуара.

Задача 28

Какой объем бензина (ρ = 740 кг/м3) можно залить в железнодорожную цистерну внутренним объемом (50 + 0,2 k) м3 и массой (23 + 0,2 i) т, чтобы она еще сохраняла плавучесть в пресной воде?

Задача 29

Из открытого резервуара с постоянным уровнем (рис. 30) идеальная жидкость по горизонтальной трубе вытекает в атмосферу, H = (1,6 + 0,1k) м; d1 = 0,15; d2 = 0,075 м. Определить уровень жидкости в пьезометре h.

30

Задача 30

Поток воды у входа в турбину (рис. 31) в сечении 1 – 1 имеет скорость υ1 = (3 + 0,2 i) м/с и давление р1 = 2 МПа. На выходе из турбины сечения 2 – 2 υ2 = (1,2 + 0,1 k) м/с, р2 = 0,05 МПа. Расход воды через турбину Q = (9 + 0,2 k) · 103 м3/ч. Расстояние между сечениями h = 0,5 м. Определить мощность N на валу турбины, если к.п.д. турбины η = 0,85.

31

Задача 31

По трубопроводу перекачивается нефть плотностью ρ = 910 кг/м3 в количестве Q = (0,04 + 0,1k) м3/c (рис. 31). Сечение 2–2 расположено выше сечения 1–1 на 10 м. Диаметры трубы d1 = (0,3 + 0,1k) м; d2 = 0,2 м; давления p1 = 1,5 МПа, p2 = 1 МПа. Определить потерю напора hп1-2.

31

Задача 32

По горизонтальной трубе течет жидкость плотностью ρ = 103 кг/м3, расход Q = 2,5 · 10-3 м3/с, диаметр D = 0,05 м. Определить, пренебрегая потерями напора, диаметр d, если разность давлений р1р2 = 15 кПа.

Задача 33

По трубе d = (0,1 + 0,1 k) м течет вода. Определить максимальные скорость течения υ и расход Q, при которых режим течения будет оставаться ламинарным. Вязкость воды μ = 10-3 кг/м · с.

Задача 34

При течении нефти в трубопроводе диаметром d = (0,2 + 0,1k) м массовый расход Qм = (35 + 11k) т/ч. Нефть заполняет сечение трубопровода до высоты h = d/2. Динамическая вязкость нефти μ = 0,12 кг/м · с. Определить режим течения.

Задача 35

Известен перепад давления на сборном коллекторе Δр = 3 МПа, расход нефти Q = (400 + 5k) т/сут, разность высот отметок конца и начала коллектора Δz = 20 м, длина его (4 + 0,1k) км, плотность нефти ρ = 0,8 т/м3, вязкость ν = 20 мм2/с. Необходимо определить диаметр коллектора.

Задача 36

В начало сборного коллектора длиной L = 10 км, диаметром (0,2 + 0,1 k) м подают товарную нефть в количестве Q = Qт = Qп = 180 т/ч, вязкостью η = 20 мПа · с и ρ = 800 кг/м3, из сбороного коллектора нефть отбирают в трех точках соответственно с q1 = 20 т/ч, q2 = 50 т/ч, q3 = 100 т/ч. Расстояние от начала коллектора и до точек отбора нефти следующие: L1 = 4 км, L2 = 200 м, L3 = 3 км. Определить общий перепад давления, если начальное давление равно (1,6 + 0,5 k) Мпа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Задача 37

Определить относительное изменение потерь напора при Q = Idem на участке А-В = (5 + 0,1k) км (d1 = 200 мм), если к нему подключить лупинг той же длины (d2 = 260 мм). Лупингом называется труба, подключаемая к участку трубопровода для уменьшения его гидравлического сопротивления. Трубы сварные новые, местными сопротивлениями пренебречь.

Задача 38

После очистки всасывающей линии (l = 10 м, d = 200 мм) насосной установки (к.п.д. ηнас = (0,65 + 0,01 k)) коэффициент местного сопротивления фильтра ζф уменьшился с 40 до 10, а эквивалентная шероховатость труб с 1 до 0,1 мм. Подача насоса Q (0,07 + 0,1 k) м3/с. Определить годовую экономию электроэнергии от этой операции. Температура воды 20ºС.

Задача 39

Насос, оборудованный воздушным колпаком, перекачивает бензин по трубопроводу длиной l = (5 + 0,1k) км, диаметром d = (75 + 0,1i) мм, δ = 5 мм в количестве Q = 9 · 10-3 м3/с. Плотность бензина ρ = 740 кг/м3, модуль упругости бензина K = 1,1 · 109 Па, Е = 2 · 1011 Па. Определить, за какое время необходимо перекрыть задвижку, чтобы ударное повышение давления не превосходило 1 МПа.

Задача 40

По трубопроводу длиной lпр = (20 + 0,1 i) м, диаметром d = (0,5 + 0,1 k) м, δ = 3,5 мм, соединенному с баком, под напором Н = 2,5 м течет вода (К = 2 · 109 Па). В некоторый момент времени происходит мгновенное перекрытие потока в конце трубопровода. Найти скорость распространения волны гидравлического удара и величину ударного повышения давления, если труба стальная (Е = 2 · 1011 Па). Коэффициент гидравлического сопротивления принять равным 0,03. Как изменится ударное повышение давления, если стальную трубу заменить чугунной тех же размеров (Е = 0,98 · 1011 Па)?

Задача 41

Вода (t = 20 0С) перетекает из резервуара А в резервуар В, давления на поверхности жидкости в которых одинаковы (рис. 33). Соединительный трубопровод состоит из двух последовательно соединенных участков новых стальных бесшовных труб (l1 = (200 + 5k) м, d1 = 100 мм и l2 = (150 + 3k) м, d2 = 80 мм), для обеих труб эквивалентная длина местных сопротивлений lэкв = 0,05l, h = 3 м. Определить расход воды.

33

Задача 42

По приведенному на рис. 34 сифонному сливу (l = 50 м, d = (100 + 10 k) мм, Δ = 0,06 мм) подается топливо (ρ = 840 кг/м3, ν = 5,5 · 10-6 м2/с) при разности отметок уровней в резервуарах Н1 = 1,38 м. На сливе имеются фильтр для светлых нефтепродуктов, два колена и вентиль; Н2 = (3 + 0,1 k) м, Н3 = 2 м, давление насыщенных паров при температуре перекачки рп = 2 кПа, ра = 105 Па. Определить расход жидкости и проверить условие нормальной работы сифона.

Задача 44

Определить время опорожнения вертикального цилиндрического резервуара D = (8 + 0,5k) м, заполненного нефтью до уровня H = (10 + k) м. Истечение осуществляется через цилиндрический внешний насадок (d = 5 см и длина l = 20 см). Кинематическая вязкость нефти ν = 120 мм2/с, плотность ρ = 880 кг/м3.

Задача 47

По трубопроводу диаметром d = (30 + k) мм и длиной l = (5 + 0,1k) м движется вода (рис. 37). Чему равен напор H, при котором происходит смена ламинарного режима турбулентным? Местные потери напора не учитывать. Температура жидкости t = 20 °С.

37

Задача 49

Из цилиндрического вертикального резервуара – отстойника D = (3,5 + 0,1i) м, предназначенного для разделения нефти и загрязненной воды, через донную вертикальную трубу (L = (0,5 + 0,1i) м, d = 0,125 м) сливается вода (ρв = 1100 кг/м3, ν = 1 мм2/с). Начальный уровень воды в резервуаре hв = 4 м, нефти hн = 1 м. Необходимо определить время слива воды, считая, что имеется четкая граница раздела воды и нефти (ρн = 880 кг/м3).

Задача 50

Определить предельную высоту установки насоса над поверхностью воды в приемном резервуаре. Насос перекачивает воду с температурой t = 30 °C в количестве Q = 50 л/с. Длина всасывающего трубопровода lвс = 55 м, его диаметр dвс = 200 мм, коэффициент потерь по длине трубы λ = 0,035. На всасывающем трубопроводе имеются местные сопротивления, сетка (фильтр на всасывании), колено и задвижка. Значения коэффициентов местных сопротивлений ζсет = 8,0, ζкол = 0,3, ζзад = 4,0.

Часть задач есть решенные, контакты


Рубрика: Гидравлика, Задачи | Метки: , , , , , , , , | Добавить комментарий

Гидравлика Р.23

Р.23

Часть задач есть решенные, контакты

№ 1-4

Дано: h = 1 м, D = 1 м, Н = 3 м, h1 = 1,5 м, жидкость вода ρ = 1000 кг/м3

Определить: 1) Силы, действующие на болты А, В, С, Е

2) Построить эпюру давления

1-4

№ 1-5

Дано: h = 1,5 м, D = 1 м, Н = 3 м, жидкость вода ρ = 1000 кг/м3

Определить: 1) Силы, действующие на болты А, В, С

2) Построить эпюру давления

1-5

№ 2-2

Дано: Н = 2 м, d = 0,06 м, Δ = 0,4 мм

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3 ν = 1 · 10-4 м3

Определить: расход Q

№ 2-3

Дано: Н = 10 м, Δ = 0,5 мм

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3 ν = 1 · 10-4 м2

Определить: d

№ 2-4

Дано: Н = 10 м, d = 0,03 м, Δ = 0,3 мм, D = 0,1 м

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3

ν = 1 · 10-6 м2

Определить: силу F

2-4

№ 3-3

Дано: dв = 0,05 м; dн = 0,04 м; Δ = 0,5 мм.

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3; ν = 1 · 10-6 м2/с.

Найти рабочую точку насоса и его мощность.

№ 3-4

Дано: dн = 0,05 м; dв = 0,04 м, Δ = 0,5 мм

lв = 4 м; lн = 1,5 м

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3

ν  = 1 · 10-6 м2

Характеристика насоса

Найти: рабочую точку насоса и его мощность

3-4

№ 3-5

Дано: dа = 0,05 м; dн = 0,04 м, Δ = 0,4 мм lв = 5 м; lн = 10 м

Жидкость – вода, ρ =  кг/м3

ν = 1· 10-6 м2

Характеристика насоса см. в задаче № 3-4

Найти рабочую точку насоса и его мощность.

3-5

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Гидравлика, Задачи | Метки: , , , , , | Добавить комментарий

Гидравлика Р.172

Р.172

Часть задач есть решенные, контакты

Задача №1

Вариант 1-10

Плотность газа можно определить, пропуская его снизу по вертикальной трубке с очень малой скоростью и замеряя давление в нижней части трубки. При измерении таким образом получаются результаты Н, h. Плотность воздуха ρвозд = 1,23 кг/м2. Манометр заполнен спиртом ρсп = 790 кг/м3. Определить плотность газа.

Вариант 11-20

Определить давление газа в баллоне p по показанию h двухжидкостного чашечного манометра, заполненного жидкостями c плотностями ρ1 и ρ2 и разницу уровней в чашечках манометра Δh.

pатм = 1 · 105 Н/м2.

Вариант 21-30

Определить с помощью дифференциального манометра разность давлений в точках А и В двух трубопроводов, заполненных жидкостью с ρв = 980 кг/м3. Высота столба ртути h. Плотность ртути ρрт = 13600 кг/м3.

Задача №2

Вариант 1-10

Определить силу давления воды, приходящуюся на 1 м ширины затвора и центр давления.

Вариант 11-20

Затвор квадратного сечения со стороной а может вращаться вокруг горизонтальной оси О, проходящей через центр затвора. Определить силу F, которую нужно приложить к нижней кромке затвора, чтобы его закрыть, если глубина воды перед затвором h. В штольне справа воздух. Трением пренебречь, ρв = 1000 кг/м3.

Вариант 21-30 

На вертикальной стенке резервуара, в котором хранится масло с ρ = 900 кг/м3 устроено отверстие, перекрытое прямоугольным плоским затвором высотой а. Уровень масла находится на h м выше верхней кромки затвора. Затвор вращается вокруг шарнира А. Определить ширину затвора, чтобы при его закрытии сила не превышала F.

Задача №3

Вариант 1-10

Сферический газгольдер радиусом R при испытании заполнен водой и при помощи насоса в нем создано избыточное давление.

Манометр, установленный возле насоса показывает давление Рн (труба от газгольдера к насосу заполнена водой). Точка подключения манометра находится на h м ниже центра резервуара.

Вычислить усилия, разрывающие газгольдер по горизонтальному и вертикальному диаметральным сечениям.

Вариант 11-20

Горизонтальный цилиндрический резервуар, днища которого представляют собой полусферы радиусом R, заполнен водой под давлением. Манометр показывает избыточное давление pм.

Вычислить усилия, разрывающие резервуар по сечению А–А, и усилия, отрывающие днища резервуара (сечение Б–Б).

Вариант 21-30

Смотровой люк, устроенный в боковой стенке бензорезервуара, перекрывается полусферической крышкой радиусом R.

Определить открывающее и сдвигающее усилия, воспринимаемые болтами крышки, если уровень бензина над центром отверстия h, а манометрическое давление паров бензина Рб. Плотность бензина ρ = 700 кг/м3.

Задача №4

Вариант 1-10

Насос подает нефтепродукт с кинематической вязкостью V, плотностью ρ из открытой емкости в резервуар с избыточным давлением Рн, кПа на высоту h. При этом расход Q. Данные трубопровода: длина l, диаметр стенок труб d, эквивалентная шероховатость стенок труб Δ, сумма коэффициентов всех местных сопротивлений Σξ = 30. Определить полезную мощность насоса.

Вариант 11-20

Определить предельную высоту установки насоса для всасывания масла h вязкостью ν при подаче Q, считая, что абсолютное давление перед входом в насос p. Размеры трубопровода l, d. Сопротивлении ем фильтра пренебречь.

Вариант 21-30

Вода перетекает из бака А в резервуар Б по трубе диаметром d, длиной l. Определить расход воды Q, если избыточное давление в баке А Рм, высоты уровней h1 и h2. Коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу ξ1 = 0,5, в вентиле ξ2 = 4, в коленах трубопровода ξ3 = 0,2. Коэффициент гидравлических сопротивлений на трение λ = 0,025.

Задача №5

Вариант 1-10

Насос, оборудованный воздушным колпаком, перекачивает бензин по трубопроводу длиной l, диаметром d, толщиной стенок δ в количестве Q. Плотность бензина ρ, модуль упругости бензина К = 1,1 · 105 Па, модуль упругости материал Е = 2 · 1011 Па. Определить за какое время необходимо перекрыть задвижку, чтобы ударное повышение давления было меньше 1 МПа.

Вариант 11-20

По трубопроводу длиной l, диаметром d, толщиной стенок δ, соединенному с баком под напором H, течет вода, модуль упругости которой K = 2 · 109 Па. В некоторый момент времени происходит мгновенное перекрытие потока в конце трубопровода.

Найти скорость распространения волны гидравлического удара и величину ударного повышения давления, если труба стальная E = 2 · 1011 Па. Коэффициент гидравлического сопротивления λ = 0,03. Как изменится ударное повышение давления, если стальную трубу заменить чугунной тех же размеров (E = 0,98 · 1011 Па)?

Вариант 21-30

Бензина с плотностью ρ подается по трубопроводу длиной l, диаметром d, толщиной стенок δ, с расходом Q. Необходимо определить максимальное ударное повышение давления и время закрытия концевой задвижки, при котором гидравлический удар становится непрямым.

Задача №6

Вариант 1-10

В горизонтальном трубопроводе длиной l, диаметром d находится нефть, характеризующаяся свойствами вязкопластичной жидкости. Ее начальное напряжение сдвига τ0, вязкость μ, плотность ρ. Насос может создать разность давлений по концам трубопровода ΔР. Необходимо определить, будет ли при этом нефть перемещаться в трубопроводе, если будет, то с каким расходом.

Вариант 11-20

Артезианская скважина диаметром d заложена в водоносном пласте, залегающем на глубине H от поверхности земли. Мощность пласта h, коэффициент фильтрации kф. Статическое давление, измеренное манометром у устья скважины при открытой задвижке pм, радиус влияния скважины Rк. Определите дебит скважины, если при откачке уровень воды в ней устанавливается на глубине hс от поверхности земли.

Вариант 21-30

В центре кругового пласта расположена скважина с радиусом rС, глубиной Н, радиусом контура питания RК, мощностью пласта h, коэффициентом проницаемости k, пористостью ru. Вязкость нефти μ, плотность μ, абсолютное пластовое давление Рпл. Необходимо определить может ли скважина фонтанировать, если ее открыть в атмосферу, и чему будет равен ее дебит при Рс.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Гидравлика, Задачи | Метки: , , , , , , , | Добавить комментарий

Основы механики жидкости и газа Р.171

Р.171

Часть задач есть решенные, контакты

Задание 2. Гидростатика

Вариант 0

Тонкостенный сосуд, состоящий из двух цилиндров диаметрами D и d, нижним открытым концом опущен под уровень жидкости Ж в резервуаре А и покоится на опорах С, расположенных на высоте b над этим уровнем. Определить силу, воспринимаемую опорами, если в сосуде создан вакуум, обусловивший поднятие жидкости Ж в нем на высоту (a + b). Масса сосуда равна m. Как влияет на эту силу изменение диаметра d? Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.0.

Вариант 1

Цилиндрический сосуд, имеющий диаметр D и наполненный жидкостью до высоты а, висит без трения на плунжере диаметром d (рис. 2.1). Определить вакуум V, обеспечивающий равновесие сосуда, если его масса с крышками m. Как влияют на полученный результат диаметр плунжера и глубина его погружения в жидкость? Рассчитать силы в болтовых соединениях В и С сосуда. Масса каждой крышки 0,2 m. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.1.

Вариант 2

Закрытый резервуар разделен на две части плоской перегородкой, имеющей на глубине h квадратное отверстие со стороной а, закрытое крышкой (рис. 2.2). Давление над жидкостью в левой части резервуара определяется показанием манометра рм, давление воздуха в правой части – показанием вакуумметра рv. Определить величину силы гидростатического давления на крышку. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.2.

Вариант 3

К днищу закрытого резервуара, наполненного водой, присоединен манометр, показание которого рм. Определить давление воздуха, находящегося над свободной поверхностью жидкости, если известны высоты h1 и h2, найти растягивающие Fраст и срезающие Fсрез усилия болтов, крепящих к вертикальной стенке бака коническую крышку с размерами d и l. Масса крышки m. Численные значения величин приведены в табл. 2.3.

Вариант 4

Закрытый цилиндрический резервуар наполнен доверху жидкостью с плоскостью ρ. Заданы радиус цилиндра R и длина образующей L = . В верхней точке установлен манометр, показание которого равно рм. Найти силу гидростатического давления, действующую на криволинейную стенку ABDE. Численные значения величин приведены в табл. 2.4.

Вариант 5

Прямоугольный однородный затвор с размерами L и b и массой m может поворачиваться в цилиндрическом шарнире. Найти, какую силу F нужно приложить к затвору, чтобы он оставался в равновесии при заданном угле σ и глубине Н. Плотность жидкости ρ. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.5.

Вариант 6

Закрытый резервуар заполнен водой на глубине Н. R – радиус боковой цилиндрической стенки. Давление воздуха над водой в резервуаре определяется показанием вакуумметра рv. Найти величину силы давления воды на стенку ABDE. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.6.

Вариант 7

Гидравлический пресс (рис. 2.7) заполнен жидкостью с плотностью ρ. Глубина слоев жидкости Н и h. Массы поршней m1 и m2, диаметры D и d. Давление воздуха над жидкостью в левой части пресса определяется показанием манометра рм, в правой части – мановакуумметра рмv. На правом поршне трение отсутствует. Определить силу трения левого поршня в состоянии равновесия. Численные значения величин приведены в табл. 2.7.

Вариант 8

Сферический резервуар диаметром D доверху наполнен жидкостью в плотностью ρ. Полусферическая крышка имеет массу m и закреплена болтами. Давление в верхней точке резервуара определяется показанием манометра рм. Найти величину усилия в болтовом соединении. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.8.

Вариант 9

Прямоугольный сосуд (а на b), заполненный жидкостью с плотностью ρ, опирается на два одинаковых плунжера диаметром d (рис. 2.9). Пренебрегая трением, определить показания манометра М в равновесии и нагрузку на болтовое соединение А, если масса верхней крышки m1, а самого сосуда m2. Глубина слоя жидкости h. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.9.

Задание 3. Расчет течения в простом трубопроводе

Вариант 0

Вода при 30°С подается в закрытый бак, давление в котором определяется вакуумметром (рис. 3.0). Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, L3 = L4, их диаметры d1 = d2 = d3, d4. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход жидкости в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.0.

Вариант 1

Вода при 5°С подается под давлением, определяемым манометром М, в открытый бак, в котором глубина составляет Н (рис. 3.1). Заданы коэффициент гидравлический потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.1.

Вариант 2

Керосин при 15°С подается из левого открытого бака в правый закрытый бак (рис. 3.2), давление в котором определяется вакуумметром V. Глубина керосина в баках составляет Н1 и Н2, соответственно. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h1, h2, их диаметры D1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход керосина в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.2.

Вариант 3

Бензин при 20°С подается из правого закрытого бака, давление в котором определяется манометром М, в левый открытый бак (рис. 3.3). Глубина слоя бензина в баках составляет Н1 и Н2, соответственно. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, l2, h1, h2, их диаметры D1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход бензина в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.3.

Вариант 4

Вода при 25°С (слой глубиной Н) вытекает из закрытого бака, в котором давление определяется манометром М. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h1, h2, h3 = h2, их диаметры d1, d2, d3 = d1. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорость истечения воды в атмосферу. Численные значения данных приведены в табл. 3.4.

Вариант 5

Спирт этиловый при μ = 0,001095 Па · с, ρ = 785 кг/м3 подается в открытый бак (рис. 3.5). Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, L3, их диаметры d1 = d2, d3. Абсолютная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход жидкости в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.5.

Вариант 6

Спирт метиловый с коэффициентом динамической вязкости 0,00056 Па · с и плотностью 786 кг/м3 в зависимости от соотношения показаний манометра М и вакуумметра V, а также величин Н1, Н2 может перетекать из верхнего бака в нижний и наоборот. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход жидкости в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.6.

Вариант 7

Вода при 5°С (слой глубиной Н) вытекает из открытого бака в атмосферу. Заданы коэффициенты гидравлических потерь вентиля ζвент и сопла ζс, длины труб L1, L2, L3 = L4, их диаметры d1 = d2 = d3, d4, d – диаметр сопла на выходе. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды. Численные значения данных приведены в табл. 3.7.

Вариант 8

Вода при 20°С (слой глубиной Н) вытекает из закрытого бака (рис. 3.8, табл. 3.8), в котором избыточное давление определяется манометром М. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорость истечения воды в атмосферу.

Вариант 9

Керосин при 20°С подается из верхнего бака в нижний. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход керосина в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.9.

Задание 4. Расчет течения в длинном трубопроводе с ветвлением

Вариант 0

Вода при 30°С из закрытой емкости течет вначале по горизонтальной трубе длиной L, диаметром d. Затем поток разветвляется на две трубы, длины которых L1 = L/2 L2 = L, диаметры d1, d2 (рис. 4.0). Давление в емкости определяется манометром М. Задан расход воды в неразветвленной части трубопровода Q. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, гидравлическими потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорости истечения воды из каждой трубы в атмосферу и показание манометра рм. Числовые данные см. в табл. 4.0.

Вариант 1

В две открытые емкости бензин при 40°С поступает по трубопроводу длиной L, диаметром d (рис. 4.1). Расход бензина в трубопроводе равен Q. Длины подводящих труб L1 = L/3, L2 = L/4, их диаметры d1 = d2. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями напора в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти показание манометра на входе трубопровода рм. Числовые данные приведены в табл. 4.1.

 Вариант 2

Вода при t°С подается из верхнего открытого бака в нижний (рис. 4.2). Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент (потери в остальных местных сопротивлениях можно не учитывать), длины труб L1, L2, L3, их диаметры d1, d2 = d3. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды во всех трубах. Числовые данные см. в табл. 4.2.

Вариант 3

Керосин при 40°С подается из первого закрытого бака во второй закрытый бак, давление в котором определяется вакуумметром V (рис. 4.3). Глубина керосина в баках составляет Н1 и Н2, соответственно. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент потерями напора в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Диаметр магистральной трубы d1. Труба образующая полуокружность (в горизонтальной плоскости) имеет диаметр d2, L2 = 0,5 πL. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход керосина во всех ветвях трубопровода. Числовые значения данных приведены в табл. 4.3.

Вариант 4

Бензин при 20°С вытекает из открытого бака (рис. 4.4). Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент. В неразветвленной части длина трубы L1 диаметр d1, в разветвленной – диаметры d2 = d3. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорости бензина, истекающего в атмосферу по 2-й и 3-й трубам. Числовые значения данных см в табл. 4.4.

Вариант 5

Вода при 30°С из закрытой емкости течет вначале по горизонтальной трубе длиной L, диаметром d (рис. 4.5). Затем поток разветвляется на три трубы, длины которых L1 = L/4, L2 = L/3, L3 = L/2, диаметры d1 = d2 = d3. Давление в емкости определяется манометром М. Задана скорость воды, истекающей из 3-1 трубы v3. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, гидравлическими потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды в каждой трубе и показание манометра рм. Численные данные см. в табл. 4.5.

Вариант 6

Из двух открытых емкостей легкая нефть поступает в трубопровод длиной L (рис. 4.6). Длины подводящих труб L1 = L/2, L2 = L/4, диаметры всех труб d. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями напора в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Плотность нефти ρ, коэффициент кинематической вязкости v. Найти расход нефти во всех труба. Числовые данные см в табл. 4.6.

Вариант 7

Вода при 80°С подается из двух открытых баков (рис. 4.7). Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Длины труб L1, L2, L, их диаметры d1 = d2, d, Н2 = 1,5 Н2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды во всех трубах. Числовые значения данных см. в табл. 4.7.

Вариант 8

Особо легкая нефть при 20°С подается по трубопроводу в два открытых бака (рис. 4.8). Расход в неразветвленной части трубопровода Q. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Длина неразветвленного трубопровода равна L, диаметр d, длины остальных труб L1 = 2L, L2 = 4L, L1, их диаметры d1 = d2 = d. Абсолютная эквивалентная шероховатость труб ΔЭ. Найти расход нефти во всех трубах и показание манометра рм. Численные значения данных приведены в табл. 4.8.

Вариант 9

Вода при t°С подается в гидравлическую систему (рис. 4.9) и течет вначале по горизонтальной трубе длиной L, диаметром d. Затем поток разветвляется на три трубы, длины которых L1 = L/5, L2 = L/4, L3 = L/3, диаметры d1 = d2 = d3. Задана скорость истечения воды из первой трубы v1. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент гидравлическими потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорости истечения воды в атмосферу из труб 2 и 3, показание манометра рм на входе в гидравлическую систему. Числовые данные приведены в табл. 4.9.

Задание 5. Расчет истечения жидкости через отверстия и насадки

Вариант 0

Вода при 30°С вытекает из закрытого бака через малое отверстие диаметром d в тонкой стенке (рис. 5.0). Отверстие находится на высоте а от дна. В баке давление выше атмосферного и определяется манометром М. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти, на каком расстоянии L струя попадет на землю. При каком значении рм величина L уменьшится вдвое? Числовые значения данных приведены в табл. 5.0.

Вариант 1

Закрытая емкость в виде конуса заполнена до уровня Н1 керосина при 20°С. Найти расход жидкости, истекающей через малое отверстие диаметром d в точке О дна емкости в начальный момент времени. При каком уровне жидкости прекратится истечение? Расширение воздуха считать изотермическим. Числовые значения данных приведены в табл. 5.1.

Вариант 2

Открытая емкость, до краев наполненная водой при 30°С, имеет в точке О дна малое отверстие диаметром d (рис. 5.2). За какое время глубина уменьшится до величины Н1? Числовые значения данных приведены в табл. 5.2.

Вариант 3

Вода при 45°С вытекает из открытого бака диаметром D через внешний цилиндрический насадок диаметром d, длиной b (рис. 5.3, табл. 5.3). Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти, на каком расстоянии L струя попадет на землю. Через какое время величина L уменьшится вдвое?

Вариант 4

Закрытая емкость в виде пирамиды (основание – прямоугольник а на b) заполнена до уровня Н1 бензином при 20°С (рис. 5.4). Найти расход жидкости, истекающей через малое отверстие диаметром d в точке О дна емкости в начальный момент времени. При каком уровне жидкости прекратится истечение? Расширение воздуха считать изотермическим. Числовые значения данных приведены в табл. 5.4.

Вариант 5

Открытая емкость с прямоугольным основанием (а на b), заполненная до краев водой при 30°С, имеет малое отверстие диаметром d в точке О тонкой боковой стенки. Какая часть воды выльется за время t? Числовые значения данных приведены в табл. 5.5.

Вариант 6

Закрытая емкость в виде пирамиды (основание – равнобедренный прямоугольный треугольник с катетами а) заполнена до уровня Н1 бензином при 20°С. Найти скорость жидкости, истекающей через малое отверстие диаметром d в точке О дна емкости в начальный момент времени. При каком уровне жидкости прекратится истечение? Расширение воздуха считать изотермическим. Числовые значения данных приведены в табл. 5.6.

Вариант 7

Керосин при 20°С через внешний цилиндрический насадок диаметром d1, длиной b переливается из закрытой емкости в открытую (рис. 5.7), а из последней – в атмосферу через отверстие в тонкой стенке диаметром d2. Найти Н2, если известно, что расходы через насадок и отверстие одинаковы. Численные значения данных приведены в табл. 5.7.

Вариант 8

Открытая емкость, заполненная до краев водой при 25°С, имеет в точке О боковой стенки внешний цилиндрический насадок диаметром d, длиной kd (рис. 5.8, табл. 5.8). За какое время глубина воды уменьшится до h?

Вариант 9

Метиловый спирт при 20°С, μ = 0,00056 Па · с, ρ = 786,1 кг/м3 через внешний цилиндрический насадок диаметром d1, длиной b переливается из верхней закрытой емкости в нижнюю, а из последней – в атмосферу через отверстие диаметром d2 в дне (рис. 5.9). Найти d2, если известно, что расходы через насадок и отверстие одинаковы. Числовые значения данных приведены в табл. 5.9.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Гидравлика, Задачи | Метки: , , , , , , , | Добавить комментарий

Строительные материалы 2

Строительные материалы 2

Есть готовые решения этих задач, контакты

40. Сколько щебня с пустотностью 45% по массе и объему можно получить при дроблении глыбы горной породы объемом 10 м3 со средней плотностью 2650 кг/м3? Учесть, что потери при дроблении (в виде песка) составляют 10% по массе.

41. Как изменится объем 1 м3 песка при его увлажнении до 5% и 28%? Насыпная плотность сухого песка составляет 1450 кг/м3, при влажности 5% — 1260 кг/м3 и 28% — 2180 кг/м3.

42. Ширина проезжей части автомобильной дороги 7,5 м, толщина щебеночного основания 18 см. Коэффициент уплотнения щебня 1,2, коэффициент потерь 1,04. Поставлено 60 вагонов щебня, причем его объем в каждом вагоне – 50 м3, пустотность 45%, средняя плотность зерен (без пустот) 2670 кг/м3. Сколько километров основания можно построить?

43. Найти истинную плотность асфальтобетона, если средняя плотность равна 2,3 г/см3, водонасыщение по объему 3%, закрытая пористость – 2%.

44. Определить соотношение между песком и гравием (по массе) для получения наиболее плотной смеси заполнителей, если известна насыпная плотность песка – 1600 кг/м3, насыпная плотность гравия – 1500 кг/м3 и плотность зерен гравия – 2500 кг/м3.

Есть готовые решения этих задач, контакты

Рубрика: Материаловедение, Строительные материалы | Метки: , , , , | Добавить комментарий

Строительные материалы 3

Строительные материалы 3

Коррозия и долговечность строительных материалов

Есть готовые решения этих задач, контакты

Контрольное задание по курсу «Коррозия и долговечность строительных материалов»

для студентов группы ДПГС

 Вариант 2

  1. Определить глубину разрушения бетона через 22,192 года работы в агрессивной среде. Коэффициент интенсивности коррозии К = 1,5 · 10-2 г/(см2 · сут0,5). Поправочный коэффициент А = 5 · 10-2 г/см2. Расход цемента в бетоне 400 кг/м3. Цемент содержит, %: SiO2 – 20; Al2O3 – 7; Fe2O3 – 3. Модуль основности равен 2,0.
  1. Какой вид коррозии описывается уравнением реакции:

Ca(OH)2 + 2CH3COOH = Ca (CH3COO)2 + 2H2O

  1. Лабораторные испытания показали, что Mg корродирует в морской воде со скоростью 1,45 г/м2 · сутки. Каково значение скорости коррозии в мм/год, если плотность магния 1,74 г/см3. Если с такой же скоростью корродирует свинец, то каково для него соответствующее значение скорости в мм/год (плотность свинца 11,4 г/см3).
  1. Укажите способы предотвращения коррозии выщелачиванием
  1. Постоянный ток 1 А протекает через водопроводную трубу с внешним диаметром 150,8 мм и толщиной стенки 12 мм. В трубе находится морская вода с удельным сопротивлением 20 Ом · см. Рассчитайте какой ток проводится сталью, какой водой. Удельное сопротивление стали 10-5 Ом · см. Рассчитайте потерю массы стали, если катодный и анодный участки трубопровода находятся на расстоянии 10 см.
  1. Как изменится расчетная толщина стенок бетонного резервуара, если увеличить расчетный срок эксплуатации в 2,5 раза. Класс бетона по водонепроницаемости сохраняется постоянным. Бетон изготовлен с применением шлакопортландцемента с содержанием CaO 45% и расходом Ц = 400 кг/м3. Действующий напор воды принять постоянным.

Вариант 3

  1. Определить коэффициент интенсивности коррозии К [г/(см2 · сут0,5)], если глубина разрушения бетона через 2,466 года работы в агрессивной среде составила 1,45 см. Поправочный коэффициент А = 5 · 10-2 г/см2. Расход цемента в бетоне 400 кг/м3. Цемент содержит, %: SiO2 – 15; Al2O3 – 7; Fe2O3 – 3. Модуль основности равен 2,0.
  1. К какому виду коррозии можно отнести следующий процесс:

Ca(OH)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg(OH)2

  1. Определить будет ли корродировать медь в аэрированном растворе сульфата меди (рН = 9) с образованием Cu2+ (активность 0,001 М) при давлении кислорода 0,1 МПа.
  1. Меры по предупреждению коррозии цементного камня III вида
  1. Между магниевым анодом и стальным баком вместимостью 190 л с горячей водой, которая насыщена воздухом протекает ток в 100 мА. Пренебрегая локальными токами, рассчитайте какое время должно пройти между заполнением и опорожнением бака, чтобы свести к минимуму коррозию выпускного стального трубопровода, если растворимость кислорода в поступающей воде составляет 6 мл/л.
  1. Определить предельный расчетный срок эксплуатации бетонного водовода для перекачки пресной воды под напором 50 м.в.ст. Класс бетона W0,8. Вяжущее – портландцемент с содержанием CaO 55% и расходом Ц = 270 кг/м3. Толщина стенки водовода 0,15 м. Допустимая степень выщелачивания цементного камня 10%.

Вариант 4

  1. Через 0,274 года работы в агрессивной среде глубина коррозии бетона составила 0,8 см. Коэффициент интенсивности коррозии К = 2 · 10-2 г/(см2 · сут0,5). Поправочный коэффициент А = 1 · 10-2 г/см2. Расход цемента в бетоне 0,43 кг/дм3. Цемент содержит,%: SiO2 – 21; Al2O3 – 4; Fe2O3 – 2. Оценить модуль основности цемента.
  1. Какой вид коррозии описывается реакцией:

Ca(OH)2 + 2NH4NO3 + 2H2O = Ca(NO3)2 · 4H2O + 2NH3

  1. Рассчитайте максимальную глубину разрушения Fe-Ni сплава в концентрированном солевом растворе через 6 месяцев эксплуатации, если скорость коррозии составляет 8 г/м2 · сутки, а питтинговый фактор равен 3 (плотность сплава 7800 кг/м3).
  1. Меры по предупреждению коррозии цементного камня II вида
  1. Рассчитать массу магниевого протектора предназначенного для защиты подземного газопровода площадью поверхности 50 м2 в течение 10 лет, если стальной трубопровод корродировал со скоростью 0,9 мм/год, а после подключения протектора скорость снизилась до 0,09 мм/год. Коэффициент полезного действия протектора 90%. Теоретическая токоотдача протектора 2,22 А · ч/г.
  1. Определить необходимую толщину стенок бетонного резервуара для воды, если допустимая степень выщелачивания 15%, а действующий напор составляет 25 м.в.ст. Бетон класса W 0,4 изготовлен с применением портландцемента с содержанием CaO 50% и расходом Ц = 300 кг/м3. Расчетный срок эксплуатации 25 лет. Как изменится требуемая толщина стенок, если при прочих равных условиях принять класс бетона W 0,2.

Вариант 5

  1. Определить глубину разрушения бетона через 27,397 года работы в агрессивной среде. Коэффициент интенсивности коррозии К = 2 · 10-2 г/(см2 · сут0,5). Поправочный коэффициент А = 8 · 10-3 г/см2. Расход цемента в бетоне 480 кг/м3. Цемент содержит 6% глинозема, глиноземистый модуль равен 2, силикатный модуль – 2, модуль основности – 2.
  1. К какому виду коррозии можно отнести следующий процесс:

Ca(OH)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg(OH)2

  1. Определить, будет ли алюминий корродировать в деаэрированном растворе AlCl3 при рН = 7 с образованием Al3+ (активности 0,01) и Н2 (давление 0,1 МПа). Каков его потенциал?
  1. Меры по предупреждению коррозии цементного камня I вида.
  1. Рассчитать эффективность использования, какого протектора (магниевого или цинкового) выше (меньше расход массы протектора), для полной защите металлоконструкции в морской воде площадью поверхности 1 м2, если сталь корродировала со скоростью 3 мм/год. Коэффициент полезного действия цинкового протектора 80%, а магниевого 50%.
  1. Как можно изменить расход цемента в бетоне в случае увеличения толщины стенок напорного бетонного водовода на 50% при сохранении класса по непроницаемости W 0,6 и одновременном увеличении предельного расчетного срока эксплуатации в 2 раза.
  1. Предложить мероприятия по защите железобетонных фундаментов промышленного здания контактирующих с грунтовыми водами (рН = 6,5), содержащими: хлорид ионы – 10,5 г/л, сульфат ионы – 2,5 г/л, ионы калия и натрия 5 г/л, ионы магния – 10 г/л. Пользуясь СНиП 2.03.11 – 85 обосновать предложенные мероприятия.

Вариант 8

  1. Через 0,275 года работы в агрессивной среде глубина коррозии бетона составила 0,7 см. Коэффициент интенсивности коррозии К = 6 · 10-3 г/(см2 · сут0,5). Поправочный коэффициент А = 8 · 10-2 г/см2. Расход цемента в бетоне 340 кг/м3. Цемент содержит,%: SiO2 – 18; Al2O3 – 9; Fe2O3 – 3,2. Оценить модуль основности цемента.
  1. Укажите способы борьбы с сульфатной коррозией
  1. Рассчитайте питтинговый фактор при коррозии Cu-Ni сплава в агрессивной среде, если общая скорость коррозии составляет 8,1 г/м2 · сутки, а максимальная глубина коррозионного разрушения 2 мм/год (ρсплава = 8100 кг/м3).
  1. Что такое воздухостойкость цемента?
  1. Рассчитайте эффективность катодной защиты (величину защитного эффекта и коэффициент защитного действия) стальной конструкции площадью 2 м2 в агрессивном грунте, если скорость коррозии железа в таких условиях 2 г/м2 · сут, а после подключения катодной защиты составила 0,56 г/м2 · сут. Для осуществления защиты конструкция поляризуется током 10А.
  1. Как изменится расчетная толщина стенок бетонного резервуара ,если увеличить расчетный срок эксплуатации в 1,5 раза. Класс бетона по водонепроницаемости сохраняется постоянным. Бетон изготовлен с применением портландцемента с содержанием CaO 55% и расходом Ц = 400 кг/м3. Действующий напор воды принять постоянным.

Вариант 10

  1. Определить коэффициент интенсивности коррозии К [г/(см2 · сут0,5)], если глубина разрушения бетона через 2,466 года работы в агрессивной среде составила 1,45 см. Поправочный коэффициент А = 5 · 10-2 г/см2. Расход цемента в бетоне 400 кг/м3. Цемент содержит, %: SiO2 – 15; Al2O3 – 7; Fe2O3 – 3. Модуль основности равен 2,0.
  2. К какому виду коррозии можно отнести следующий процесс:

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

  1. Определить будет ли корродировать медь в аэрированном растворе сульфата меди (рН = 6) с образованием Cu2+ (активность 0,001 М) при давлении кислорода 0,1 МПа.
  1. Меры по предупреждению коррозии цементного камня II вида
  1. Постоянный ток 100 А протекает через водопроводную трубу с внешним диаметром 50,8 мм и толщиной стенки 6,35 мм. В трубе находится вода с удельным сопротивлением 104 Ом · см. Рассчитайте какой ток проводится сталью, какой водой. Удельное сопротивление стали 10-5 Ом · см. Рассчитайте потерю массы стали, если катодный и анодный участки трубопровода находятся на расстоянии 5 м. Через какое время разрушится труба, если между катодным и анодным участком установить изолирующую вставку (площадь катодного и анодного участков принять равной 5 см2, плотность стали 7800 кг/м3).
  1. Определить предельный расчетный срок эксплуатации бетонной плотины толщиной 1 м омываемой мягкой водой под напором 15 м.в.ст. Класс бетона W 0,2. Вяжущее – портландцемент с содержанием CaO 50% и расходом Ц = 250 кг/м3. Допустимая степень выщелачивания цементного камня 10%. Как изменится предельный срок эксплуатации, если толщину увеличить до 1,2 м.

Вариант 14

  1. Рассчитайте эффективность катодный защиты (величину защитного эффекта и коэффициент защитного действия) стальной конструкции площадью 2 м2 в агрессивном грунте, если скорость коррозии железа в таких условиях 2 г/м2 · сут, а после подключения катодной защиты составила 0,56 г/м2 · сут. Для осуществления защиты конструкция поляризуется током 10А.
  1. Как изменится расчетная толщина стенок бетонного резервуара, если увеличить расчетный срок эксплуатации в 1,5 раза. Класс бетона по водонепроницаемости сохраняется постоянным. Бетон изготовлен с применением портландцемента с содержанием CaO 55% и расходом Ц = 400 кг/м3. Действующий напор воды принять постоянным.

Вариант 15

  1. Определить глубину разрушения бетона через 27,397 года работы в агрессивной среде. Коэффициент интенсивности коррозии К = 2 · 10-2 г/(см2 · сут0,5). Поправочный коэффициент А = 8 · 10-3 г/см2. Расход цемента в бетоне 480 кг/м2. Цемент содержит 6% глинозема, глиноземистый модуль равен 2, силикатный модуль – 2, модуль основности – 2.
  1. К какому виду коррозии можно отнести следующий процесс:

Ca(OH)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg(OH)2

  1. Определить, будет ли алюминий корродировать в деаэрированном растворе AlCl2 при рН = 7 с образованием Al3+ (активность 0,01) и Н2 (давление 0,1 МПа). Каков его потенциал?
  1. Меры по предупреждению коррозии цементного камня 1 вида
  2. Рассчитать эффективность использования какого протектора (магниевого или цинкового) выше (меньше расход массы протектора), для полной защите мателлоконструкции в морской воде площадью поверхности 1 м2, если сталь корродировала со скоростью 3 мм/год. Коэффициент полезного действия цинкового протектора 80%, а магниевого 50%.
  1. Определить предельный расчетный срок эксплуатации бетонного водовода для перекачки пресной воды под напором 30 м.в.ст. Класс бетона W 0,6. Вяжущее – портландцемент с содержанием CaO 55% и расходом Ц = 270 кг/м3. Толщина стенки водовода 0,10 м. Допустимая степень выщелачивания цементного камня 15%.

Вариант 18

  1. Через 0,275 года работы в агрессивной среде глубина коррозии бетона составила 0,7 см. Коэффициент интенсивности коррозии К = 6 · 10-3 г/(см2 · сут0,5). Поправочный коэффициент А = 8 · 10-2 г/см2. Расход цемента в бетоне 340 кг/м3. Цемент содержит, %: SiO2 – 18; Al3O3 – 9; Fe2O3 – 3,2.

Оценить модуль основности цемента.

  1. Укажите способы борьбы с сульфатной коррозией
  1. Рассчитайте питтинговый фактор при коррозии Cu-Ni сплава в агрессивной среде, если общая скорость коррозии составляет 8,1 г/м2 · сутки, а максимальная глубина коррозионного разрушения 2 мм/год (плотность сплава = 8100 кг/м3).
  1. Что такое воздухостойкость цемента?
  1. Рассчитайте эффективность катодной защиты (величину защитного эффекта и коэффициент защитного действия) стальной конструкции площадью 2 м2 в агрессивном грунте, если скорость коррозии железа в таких условиях 2 г/м2 · сут, а после подключения катодной защиты составила 0,56 г/м2 · сут. Для осуществления защиты конструкция поляризуется током 10А.
  1. Определить предельный расчетный срок экслпуатации бетонного водовода для перекачки пресной воды под напором 25 м.в.ст. Класс бетона W 0,6. Вяжущее – портландцемент с содержанием CaO 65% и расходом Ц = 320 кг/м3. Толщина стенки водовода 0,1 м. Допустимая степень выщелачивания цементного камня 10%.

Вариант 20

  1. Определить коэффициент интенсивности коррозии К [г/(см2 · сут0,5)], если глубина разрушения бетона через 2,466 года работы в агрессивной среде составила 1,45 см. Поправочный коэффициент А = 5 · 10-2 г/см2. Расход цемента в бетоне 400 кг/м3. Цемент содержит, %: SiO2 – 15; Al2O3 – 7; Fe2O3 – 3. Модуль основности равен 2,0.
  1. Какой вид коррозии описывается уравнением реакции:

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

  1. Определить будет ли корродировать медь в аэрированном растворе сульфата меди (рН = 6) с образованием Cu2+ (активность 0,1 М) при давлении кислорода 0,01 МПа.
  1. Меры по предупреждению коррозии цементного камня II вида
  1. Постоянный ток 100 А протекает через водопроводную трубу с внешним диаметром 50,8 мм и толщиной стенки 6,35 мм. В трубе находится вод с удельным сопротивлением 104 Ом · см. Рассчтайте, какой ток проводится сталью, какой водой. Удельное сопротивление стали 10-5 Ом · см. Рассчитайте потерю массы стали, если катодный и анодный участки трубопровода находятся на расстоянии 5 м. через какое время разрушится труба, если между катодный и анодным участком установить изолирующую вставку (площадь катодного и анодного участков принять равной 5 см2, плотность стали 7800 кг/м3).

6. Как изменится расчетная толщина стенок бетонного резервуара, если увеличить расчетный срок эксплуатации в 2,5 раза. Класс бетона по водонепроницаемости сохраняется постоянным. Бетон изготовлен с применением портландцемента с содержанием CaO 55% и расходом Ц = 400 кг/м3. Действующий напор воды принять постоянным.

Вариант 21

  1. Проведены испытания бетона в условиях агрессивной среды. По результатам испытаний установлено, что количество корродированного цементного камня в пересчете на CaO, отнесенное к площади реагирующей поверхности бетона, при выдержке в течение 9 суток составляет 0,003 г/см2, при выдержке в течение 25 суток – 0,008 г/см2. Рассчитать экспериментальный коэффициент К интенсивности коррозии [г/(см2 · сут0,5)].
  1. Укажите причины развития коррозии цементного камня I вида.
  1. Вода, поступающая в стальной трубопровод со скоростью 4 л/мин, содержит 5,5 мл О2 на лит воды. Вода, выходящая из трубопровода содержит 0,05 мл О2 на литр. Рассчитайте скорость коррозии в г/м2 · сут, принимая что коррозия полностью протекает на нагретом участке трубопровода площадью 3 м2 с образованием Fe(OH)2.
  1. Какой вид коррозии может описываться реакцией:

3CaO · Al2O3 · 6H2O + 3CaSO4 + 25H2O = 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 31H2O

  1. Определить, будет ли медь корродировать в деаэрированном растворе CuSO4 при рН = 0 с образованием Cu2+ (активность 0,1) и Н2 (давление 0,1 МПа). Каков ее потенциал?
  1. Как изменится предельный расчетный срок эксплуатации плотины из бетона класса W 0,2, если ее толщину увеличить в 2 раза. Действующий напор воды составляет 20 м.в.ст. Бетон изготовлен с использованием портландцемента с содержанием CaO 50%. Расход цемента в бетоне Ц = 300 кг/м3.

Вариант X

  1. Меры по предупреждению коррозии цементного кмня II вида
  1. Рассчитать массу магниевого протектора предназначенного для защиты подземного газопровода площадью поверхности 50 м2 в течение 10 лет, если стальной трубопровод корродировал со скоростью 0,9 мм/год, а после подключения протектора скорость снизилась до 0,09 мм/год. Коэффициент полезного действия протектора 90%. Теоретическая токоотдача протектора 2,22 А · ч/г.
  1. Как изменится расчетная толщина стенок бетонного резервуара, если увеличить расчетный срок эксплуатации в 2 раза. Класс бетона по водонепроницаемости сохраняется постоянным. Толщина стенок резервуара 15 см. Бетон изготовлен с применением шлакопортландцемента с содержанием CaO 45% и расходом Ц = 400 кг/м3. Действующий напор воды принять постоянным.

7. Предложить мероприятия по защите железобетонных фундаментов промышленного здания, контактирующих с грунтовыми водами (рН=6,5), содержащими: хлорид ионы – 3 г/л, сульфат ионы – 4 г/л, ионы калия и натрия – 1,55 г/л, ионы магния – 0,6 г/л, ионы железа – 0,5 г/л. Пользуясь СНиП 2.03.11-85, обосновать предложенные мероприятия.

  1. Предложить мероприятия по защите железобетонных фундаментов промышленного здания, контактирующих с грунтовыми водами (рН = 4,5), содержащими: хлорид ионы – 1 г/л, сульфат ионы – 7 г/л, ионы калия и натрия 5 г/л, ионы магния – 1 г/л, ионы железа 0,5 г/л. Пользуясь СНиП 2.03.11-85 обосновать предложенные мероприятия.

Есть готовые решения этих задач, контакты

Рубрика: Материаловедение, Строительные материалы | Метки: , , , , , , | Добавить комментарий

Теплопередача ТТ.4 Глава 12

TT.4 Глава двенадцатая. Краснощёков

Тепловой расчет теплообменных аппаратов

Часть задач есть решенные, контакты

12-1. Масло марки МС поступает в маслоохладитель с температурой  = 70°С и охлаждается до температуры  = 30°С. Тем­пература охлаждающей воду на входе  = 20°С.

Определить температуру воды на выходе из маслоохладителя, если расходы масла и воды равны соответственно G1 = 1 · 104 кг/ч и G2 = 2,04 · 104 кг/ч. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

12-2. До какой температуры будет нагреваться вода в маслоохладителе, если расходы масла и воды будут одинаковыми: G1 = G2, а температуры,  и  такими же, как в задаче 12-1?

12-3. Определить значения средних логарифмических температур­ных напорол между теплоносителями в условиях задач 12-1 и 12-2. если теплоносители движутся по схеме противотока.

12-4. В воздухоподогревателе воздух нагревается от температуры = 20°С до = 210°С, а горячие газы охлаждаются от тем­пературы  = 410°С до  = 250°С.

Определить средний логарифмический температурный напор между воздухом и газом для случаев движения их по прямоточной и противоточной схемам (рис. 12-1).

12-5. Определить среднелогарифмический температурный напор для условий задачи 12-4, если воздух и газ движутся по схеме «пе­рекрестный ток» и поток каждого теплоносителя хорошо перемеши­вается. Сравнить результат с ответом к задаче 12-4.

12-6. В трубчатом пароводяном теплообменнике сухой насы­щенный водяной пар с давлением р = 3,5 · 105 Па конденсируется на внешней поверхности труб. Вода, движущаяся по трубам, нагревает­ся от  = 20°С до  = 90°С.

Определить среднелогарифмический температурный напор в этом теплообменнике (рис. 12-2).

12-7. Определить расход пара в пароводяном теплообменнике, рассмотренном в задаче 12-6, если расход воды составляет G1 = 8 т/ч. Считать, что переохлаждение конденсата отсутствует.

12-8. Как изменятся среднелогарифмический температурный на­пор и расход пара для условий задач 12-6 и 12-7, если давление пара повысить до р = 7 · 105 Па?

12-9. Определить площадь поверхности нагрева водяного энономайзера, в котором теплоносители движутся по противоточной схе­ме, если известны следующие величины: температура газов на входе  = 420°С: расход газов G1 = 220 т/ч; теплоемкость газов ср1 = 1,045 кДж/(кг · °С); температура воды на входе  = 105°С; расход воды G2 = 120 т/ч; количество передаваемой теплоты Q = 13,5 МВт; коэффициент теплопередачи от газов к воде k = 79 Вт/(м2 · °С).

12-10. Определить площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, рассмотренного в задаче 12-9, если теплоносители дви­жутся по прямоточной схеме. Сравнить полученный результат с отве­том к задаче 12-9.

12-11. В противоточный водо-водяной теплообменник, имеющий площадь поверхности нагрева F = 2 м2, греющая вода поступает с температурой  = 85°С; ее расход G1 = 2000 кг/ч. Расход нагрева­емой воды G2 = 1500 кг/ч и ее температура на входе в теплообменник  = 25°С.

Определить количество передаваемой теплоты и конечные температуры теплоносителей, если известно, что коэффициент теплопередачи от нагретой воды к холодной k = 1400 Вт/(м2 · °С).

12-12. Определить площадь поверхности нагрева и число сек­ций водо-водяного теплообменника тина «труба в трубе» (рис. 12-3).

Греющая вода движется по внутренней стальной трубе [λс = 45 Вт/(м · °С)] диаметром d2/d1 = 35/32 мм и имеет температуру на входе tж1 = 95°С. Расход греющей воды G1 = 2130 кг/ч.

Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому кана­лу между трубами и нагревается от = 15°С до  = 45°С. Внутренний диаметр внешней трубы D = 48 мм. Расход нагреваемой воды G2 = 3200 кг/ч. Длина одной секции теплообменника l = 1,9 м.

Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.

12-13. В секционном теплообменнике типа «труба в трубе» горячее трансформаторное масло охлаждается водой.

Трансформаторное масло движется по внутренней латунной трубе диаметром d2/d1 = 14/12 км со скоростью ω = 4 м/с. Температура масла на входе в теплообменник  = 100°С. Вода движется по коль­цевому зазору противотоком по отношению к маслу со скоростью ω2 = 2,5 м/с, ее температура на входе  = 20°С. Внутренний  диа­метр внешней трубы d3 = 22 мм.

Определить общую длину теплообменной поверхности, при кото­рой температура масла на выходе будет  = 60°С.

Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.

12-14. В трубчатом двухходовом воздухоподогревателе парового котла (рис. 12-4) воздух в количестве G2 = 21,5 кг/с должен на­греваться от  = 30°С и  = 260°С.

Определить необходимую площадь поверхности нагрева, высоту труб в одном холе l1 и количество труб, расположенных поперек и вдоль потока воздуха.

Дымовые газы (13% СО2, 11% Н2О) в количестве G1 = 19,6 кг/с движутся внутри стальных труб (λс = 46,5 Вт/(м · °С) диаметром d2/d1 = 53/50 мм со средней скоростью ω1 = 14 м/с. Температура газов на входе в воздухоподогреватель  = 380°С.

Воздух движется поперек трубного пучка со средней скоростью в узком сечении пучка ω2 = 8 м/с. Трубы расположены в шахматном порядке с шагом s1 = s2 = 1,3 d2.

12-15. Выполнить тепловой расчет и определить основные разме­ры вертикального четырехходового пароводяного трубчатого тепло­обменника, предназначенного для нагрева G1 = 30 т/ч воды от  = 20°С до  = 95°С.

Вода движется внутри латунных трубок [λ = 104,5 Вт/(м · °С)] диаметром d2/d1 = 14/12 мм со скоростью ω = 1,5 м/с. Греющим теплоносителем служит сухой насыщенный водяной пар с давлением р = 127,5 кПа, который конденсируется на внешней поверхности трубок.

При расчете тепловые потерн в окружающую среду принять рав­ными 2 % количества подводимой теплота. Схема теплообменника представлена на рис. 12-5.

12-16. Выполнить тепловой расчет пароводяного теплообменника, рассмот­ренного в задаче 12-15, если давление греющего пара повышено до р = 226 кПа, а все другие условия остались без изменений.

12-17. Определить площадь поверхности нагрева и длину отдель­ных секций (змеевиков) змеевикового экономайзера парового котла, предназначенного для подогрева питательной воды в количестве G2 = 230 т/ч от  = 160°С до  = 300°С (рис. 12-6).

Вода движется снизу вверх по стальным трубам [λс = 22 Вт/(м × °С)] диаметром d1/d2 = 44/51 мм со средней скоростью ω2= 0,6м/с.

Дымовые газы (13% С02, 11% Н30) движутся сверху вниз в межтрубном пространстве со средней скоростью в узком сечении трубного пучка ω1 = 13 м/с. Расход газов G1 = 500 т/ч. Температура газов на входе в экономайзер  = 800°С. Трубы расположены в шахматном порядке с шагом поперек потока газов s1 = 2,1d и вдоль потока s2 = 2 d.

12-18. Выполнить тепловой расчет и определить число и длину змеевиков пароперегревателя парового котла производительностью G2 = 230 т/ч пара при давлении р = 9,8 МПа и температуре перегрева  = 510°С (рис. 12-7).

В пароперегреватель поступает сухой насыщенный водяной пар. Пар движется по стальным трубам диаметром d2/d1 = 32/28 мм [λс = 22 Вт/(м · °С)] со средней скоростью ω2 = 17 м/с.

Дымовые газы (13% С02, 11% Н20) в количестве G1 = 500 т/ч движутся поперек трубного пучка. Температура газов на входе  = 1100°С. Средняя скорость газов в узком сечении пучка ω1 = 14 м/с. Трубы расположены в коридорном порядке с шагом по­перек потока s1 = 2,3d2 и вдоль потока s2 = 3d2.

При расчете изменением давления пара по длине пароперегрева­теля пренебречь.

12-19. Двуокись углерода при давлении р = 10 МПа в количестве G2 = 0,02 кг/с поступает в круглую трубку диаметром мм, про­ходит участок гидродинамической стабилизации и с температурой tж1 = 30°С поступает в обогреваемый участок трубки, где нагревает­ся при постоянной платности теплового потока на стенке qс = 8× 105 Вт/м2.

Найти распределение температуры по длине трубки. Расчет вы­полнять для относительных расстояний от входа в трубку х/d = 2, 4, 10, 20. 30, 38, 50, 60 и 75.

12-20. По круглой трубке с диа­метром d = 4 мм движется двуокись углерода. Давление двуокиси угле­рода р = 10 МПа и ее расход G = 0,03 кг/с. В обогреваемый участок трубки двуокись углерода поступает с температурой tж1 = 10°С и нагре­вается при постоянной плотности теплового потока на стенке qс = 1,3 · 106 Вт/м2. Перед обогреваемым участком имеется необогреваемый участок гидродинамической стабили­зации.

Найти распределение температу­ры по длине трубки. Расчет выпол­нить для относительных расстояний от входа в трубку х/d = 2, 4, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 65 и 75.

12-21. Определить распределение температуры и поперечном се­чении тепловыделяющего элемента, имеющего форму полого цилинд­ра с внутренним диаметром d1 = 14 мм и наружным диаметром d2 = 28 мм; выполненного из урана [λ = 31 Вт/(м · °С)]. Обе поверхности твэла покрыты плотно прилегающими оболочками из нержавеющей стали [[λоб = 21 Вт/(м · °С)] толщиной δ = 0,5 мм. Объемную плотность тепловыделения в уране принять равномерной но сечению и равной qυ = 2 · 108 Вт/м3.

Твэл охлаждается водой, которая движется по внутреннему ка­налу круглого сечения и внешнему кольцевому каналу. Внешний диаметр кольцевого канала dз = 34 мм. Среднемассовая температура и расход воды во внутреннем канале tж1 = 180°C, G1 = 0,18 кг/c и во внешнем канале
tж2 = 200°С, G2 = 0,30 кг/с.

При расчете принять, что через внешнюю поверхность кольцево­го канала теплообмена нет, т. е. q3 = 0.

12-22. Определить распределение температур в поперечном се­чении твэла, рассмотренного в задаче 12-21, если расход воды во внутреннем канале уменьшился в 2 раза, т. е. G1 = 0,09 кг/с, а все остальные условия остались без изменений.

12-23. Определить распределение темпера­туры воды по длине внешнего и внутреннего каналов в тепловыделяющем элементе с дву­мя ходами теплоносителя (типа «трубки Фил­да»). Вода поступает сверху на внешний коль­цевой канал, движется вниз, проходит пово­рот и движется вверх по внутреннему кольце­вому каналу до выхода из трубки.

Основные размеры твэла (рис. 12-11): длина каждого хода l = 2,7 м; диаметры внут­реннего кольцевого канала d1 = 14 мм, d2 = 20 мм; диаметры внешнего кольцевого ка­нала d3 = 22 мм, d4 = 28 мм; внешний диаметр твэла d5 = 34 мм.

Расчет выполнить для следующих условий: плотность теплового потока на поверхности центрального тепловыделяющего стержня qс = 8 · 105 Вт/м2; скорость движения воды, во внутреннем кольцевом канале ω1 = 2 м/с; тем­пература воды на входе во внешний канал υо = 9О°С; температура воды, омывающей внешний канал снаружи, Т постоянна по длине и равна 86°С; коэффициент теплопроводности материала стенок λ = 21 Вт/(м· °С).

Коэффициент теплоотдачи и коэффициенты теплопередачи принять постоянным по длине и при их определении использовать фи­зические свойства воды при средней по длине температуре воды в данном канале.

Коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон внешней стенки твэ­ла принять одинаковыми α3 = α2. Теплоемкость воды принять посто­янной и ср = 4,25 · 103 Дж/(кг · °С).

В результате расчета определить температуру воды в конце пер­вого хода υ1 и на выходе из второго хода t0, а также координату хm и значение υm максимальной температуры воды в первом ходе.

12-24. Определить распределение температуры волы по длине кольцевых каналов в тепловыделяющем элементе с двумя ходами теплоносителя, рассмотренного в задаче 12-23, если скорость движения воды во внутреннем канале увеличить в 2 раза: с 2 до 4 м/с. Теплоемкость воды принять постоянной и ср = 4,23 · 103 Дж/(кг · °С). Все остальные условия оставить без изменений.

12-25. Определить распределение температур теплоносителя и стенки по длине канала активной зоны атомного реактора. Тепловыделяющий элемент (рис. 12-12) имеет фор­му цилиндра с внешним диаметром d1 = 21 мм и длиной l = 2,8 м, выполненного из урана [λ = 31 Вт/(м · °С)]. Поверхность твэла покрыта плотно прилегающей оболочкой из нержавею­щей стали [λ = 21 Вт/(м · °С)] толщиной δ = 0,5 мм.

Объемную плотность тепловыделения в уране q0 принять постоянной по сечению и изменяющейся по длине по косинусоидальному закону (реактор без торцевых отражателей) Если начало координат расположить в середине по длине твэла, то при х = 0 qυ0 = 4,9 × 107 Вт/м3.

Твэл охлаждается двуокисью углерода, которая движется по кольцевому каналу внешним диаметром d2 = 30 мм. Давление и расход двуокиси углерода р = 2 МПа, G = 0,25 кг/с, а ее температура на входе в ка­нал tж1 = 150°С. Теплообменом через внешнюю стенку кольцевого канала пренебречь.

При расчете принять коэффициент тепло­отдачи от поверхности оболочки к теплоноси­телю постоянным по длине, и его значение оп­ределить приближенно по формуле для тепло­отдачи в круглых трубах и без поправки на температурный фактор.

В результате расчета определить температуру двуокиси углеро­да tж, температуры на внешней и внутренней поверхностях оболочки tс и tс1 и на оси твэла tоси на расстояниях от входа: 0,5; 1,0; 1,4; 1,8 и 2,3 м (х = — 0,9; — 0,4; 0,0; 0,4; 0,9 м), а также координаты и значения максимальных температур tс.m, tс1,m и tоси,m.

Физические свойства двуокиси углерода при р = 2 МПа и t = 150 ÷ 300°С [25] приводятся в следующей таблице.

12-26. Определить распределение температур теплоносителя и стенки по длине твэла, рассмотренного в задаче 12-25, если теплоносителем является натрий.

Максимальная объемная плотность тепловыделения в уране qυ0 = 1,2 · 108 Вт/м3. Расход натрия G = 0,66 кг/с, а его температура на входе в канал tж1 = 300°С. Все остальные условия остаются такими же, как в задаче 12-25.

В результате расчет определить значения тех же величин, что были рассчитаны в задаче 12-25.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , | Добавить комментарий

Теплопередача ТТ.4 Глава 11

TT.4 Глава одиннадцатая. Краснощёков

Теплообмен излучением в поглощающей среде

Часть задач есть решенные, контакты

11-1. Определить коэффициент ослабления луча слоем двуокиси углерода толщиной 30 мм, если известно, что после прохождения этого слоя спектральная интенсивность луча уменьшилась на 90%.

11-2. Поглощательная способность слоя газа толщиной l1 при парциальном давлении р1 равна Аλ1.

Определить поглощательную способность газа при одновремен­ном изменении толщины слоя и парциального давления до величин соответственно l2 и р2. Считать, что для данного газа справедлив закон Бугера, а температура газа в обоих случаях одна и та же.

11-3. В закрытой с обеих сторон трубе диаметром 200 мм и дли­ной 1 м находится смесь сухого воздуха и двуокиси углерода. Пол­ное давление и температура смеси равны соответственно 98,1 кПа и 800°С. Парциальное давление двуокиси углерода равно 9 кПа.

Найти степень черноты находящейся в трубе смеси газов.

11-4. В нагревательном печи температура газов по всему объему постоянна и равна 1200°С. Объем печи V = 12 м3, и полная поверх­ность ограждений F = 28 м2.

Общее давление продуктов сгорания р = 98,1 кПа. парциальное давление водяных паров  = 8 кПа и углекислоты = 12 кПа.

Вычислить степень черноты излучающей газовой смеси и собст­венное излучение продуктов сгорания.

11-5. Вычислить степень черноты и собственное излучение смеси, если средняя температура газов снизилась до 1000°С, а все дру­гие условия оставались теми же, что и в задаче 11-4.

11-6. Вычислить степень черноты и собственное излучение газовой смеси, если парциальное давление двуокиси углерода Снимок1 = 1 · 104 Па, водяных паров Снимок2 = 1 · 104 Па, а все другие условия те же, что в задаче 11-4.

11-7. Определить коэффициент теплоотдачи излучением от потока газа к поверхности труб пароперегревателя парового котла, если температура газа на входе tг1 = 1100°С и на выходе из пароперегревателя tг2 = 800°С. Припять температуру всей поверхности теплообмена постоянной и рав­ной tс = 500°С и степень черно­ты поверхности εс = 0,8. Трубы расположены о шахматном по­рядке (рис. 11-4) с шагами по фронту s1 = 2d и глубине s2 = 2d внешний диаметр труб d = 38 мм. Газ содержит 10% СО2 и 4% Н2О. Общее давление газа р = 98,1 кПа.

11-8. Решить задачу 11-7 при условии, что расстояние между осями труб по фронту и в глубину увеличено в 2 раза, т.е. s1 = s2 = 4d, а все остальные исходные данные остались без изменений.

11-9. Решить задачу 11-7 при условии, что в результате изменения режима работы топки парциальное давление водяных паров увеличилось в 3 раза, а все другие исходные данные остались без изменений.

11-10. Пучок из большого числа длинных труб наружным диаметром d = 60 мм обтекается продуктами сгорания, содержащими 12% двуокиси углерода и 7% водяного паря. Температура продуктов сгорания равна 1200°С, а общее давление 98,1 кПа.

Трубы расположены в шахматном порядке с одинаковыми поперечными и продольными шагами, равными s1 = s2 = 2d.

Определить собственное излучение продуктов сгорания, приходя­щееся на 1 м3 поверхности труб.

11-11. Вычислить, какую долю составит теплообмен излучением в общем процессе передачи теплоты от дымовых газов к трубам ко­тельного пучка, рассмотренного в задаче 6-13, при условии, если ша­ги между трубами по фронту и в глубину s1 = s2 = 3d (dн = 80 мм), средняя температура газов в пучке 1000°С, температура поверх­ности труб tс = 400°С и степень черноты εс = 0,8. Дымовые газы со­держат 11% Н20 и 13% СО2. Давление газов 98,1 кПа. Конвектив­ную составляющую αк взять из ответа к задаче 6-13 (изменением αк за счет другого значении s1/s2 пренебречь).

11-12. Вычислить плотность теплового потока, обусловленного лучеиспусканием от дымовых газов к поверхности цилиндрического газохода диаметром d = 500 мм. Газы содержат 10% СО2 и 5% Н20. Общее давление газов 98,1 кПа. Температура газов на входе в га­зоход tг1 = 800°С и на выходе tг2 = 600°С; средняя температура по­верхности газохода tс = 400°С и степень черноты поверхности εс = 0,85.

11-13. Решить задачу 11-12 при условии, что канал газохода в поперечном сечении имеет форму прямоугольника со сторонами α = 0,5 м и b = 1 м. Все другие исходные данные сохраним, без изменений.

11-14. Решить задачу 11-12 при условии, что парциальное дав­ление водяных паров увеличилось в 2 раза, а все другие данные оста­лись без изменений.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , | Добавить комментарий

Теплопередача ТТ.4 Глава 10

TT.4 Глава десятая. Краснощёков

Теплообмен излучением между твердыми телами, разделенными прозрачной средой

Часть задач есть решенные, контакты

10-1. Определить излучательную способность поверхности Солнца, если известно, что ее температура равна 5700°С и условия излучения близки к излучению абсолютно черного тела. Вычислить также длину волны, при которой будет наблюдаться максимум спектраль­ной интенсивности излучении и общее количество лучистой энергии, испускаемой Солнцем в единицу времени, если диаметр Солнца можно принять равным 1,391 · 109 м.

10-2. Поверхность стального изделия имеет температуру tс = 727°С и степень черноты εс = 0,7. Излучающую поверхность можно считать серой.

Вычислить плотность собственного излучения поверхности изде­лии и длину полны, которой будет соответствовать максимальное значение спектральной интенсивности излучения.

10-3. Найти максимальные значения спектральной интенсивно­сти излучения для условий задач 10-1 и 10-2.

10-4. Определить, какую долю излучения, падающего от абсо­лютно черного источника, будет отражать поверхность полирован­ного алюминия при температуре t = 250°С, если известно, что при этой температуре излучательная способность поверхности Е = 170 Вт/м2. Температура источника черного излучения равна тем­пературе поверхности алюминия.

10-5. Температура поверхности тела, которое можно считать серым, равна 827°С. При этой температуре максимальное значение спектральной интенсивности излучения Jλмакс = 1,37 · 1010 Вт/м2.

Определить степень черноты тела и длину волны, при которой наблюдается максимум спектральной интенсивности излучения.

10-6. Прибор для измерения высоких температур — оптический пирометр — основан на сравнении яркости исследуемого тела с яркостью нити накаливания. Прибор проградуирован по излучению абсолютно черного источника, и поэтому он измеряет температуру, которую имело бы абсолютно черное тело при той же яркости излу­чения, какой обладает исследуемое тело. В пирометре используется красный светофильтр (λ = 0,65 мкм).

Какова истинная температура тела, если пирометр зарегистри­ровал температуру 1400° С, а степень черноты тела при λ = 0,65 мкм равна 0,6?

10-7. Оптический пирометр с красным светофильтром (см. задачу 10-6) зарегистрировал температуру t0 = 1600°С.

Найти степень черноты исследуемого тела при λ = 0,65 мкм, если известно, что его истинная температура t = 1700°С.

10-8. Температура тела измеряется двумя оптическими пиромет­рами с разными светофильтрами. В первом пирометре установлен красный светофильтр (λ1 = 0,65 мкм), во втором—зеленый (λ2 = 0,50 мкм). Температуры, показываемое пирометрами, соответст­венно равны:
tо1 = 1400°С и tо2 = 1420°С.

Найти истинную температуру тела и его степень черноты, считая тело серым.

10-9. Найти соотношение между относительными излучательными способностями о полусферу и о нормальном направлении для поверхности окисленной меди при 130°С, если известно, что:

а) в пределах угла 0 < φ < 60° излучение окисленной меди под­чиняется закону Ламберта, причем в этом интервале степень черно­ты направленного излучения εφ = 0,8;

б) в пределах угла 60° < φ < 90° поглощается 67 % всего пада­ющего в этих направлениях излучения от абсолютно черного источ­ника, имеющего ту же температуру, что и поверхность окисленной меди.

Примечание, φ — угол между произвольным направлением и нормалью к поверхности.

10-10. Поверхность, покрытая слоем ламповой сажи, излучает в направлении нормали в единице телесного угла лучистую энергию Jφ = 0 = 1,87 · 103 Вт/(м2 · ср). Поглощательная способность сажи дли черного излучения равна 0,96. Определить температуру этой поверх­ности, полагая, что для ламповой сажи справедлив закон Ламберта.

10-11. Определить плотность солнечного лучистого потока, па­дающего на плоскость, нормальную к лучам Солнца и расположен­ную за пределами атмосферы Земли. Известно, что излучение Солн­ца близко к излучению абсолютно черного тела с температурой t0 = 5700°С. Диаметр Солнца D = 1,391 · 104 км, расстояние от Земли до Солнца l = 149,5 · 106 км.

10-12. Искусственный спутник облетает Землю, находясь на ее дневной стороне. Спутник имеет форму шара. Поглощательная спо­собность поверхности спутника для падающего солнечного излуче­ния А, а ее степень черноты ε.

Определить температуру поверхности спутника.

Принять, что внутри спутника источники теплоты отсутствуют, а температура поверхности всюду одинакова. Отраженное от Земли солнечное излучение и собственное излучение Земли не учитывать.

10-13. Решить задачу 10-12, приняв, что поверхность выполнена из металла, для которого А = 0,2 и ε = 0,1.

10-14. Haйти температуру поверхности спутника в условиях задачи 10-12, предположив, что эта поверхность абсолютно серая.

10-15. Найти, каким должно быть отношение поглощательной способности поверхности спутника для падающего солнечного излу­чения к степени черноты в условиях задачи 10-12, чтобы температу­ра поверхности была равна 30°С.

10-16. Космический корабль, стартовавший с Земли, направляет­ся к Венере. Расстояние от Венеры до Солнца 108,1 · 106 км, а от Земли до Солнца 149,5 · 106 км. Температура поверхности корабля вблизи Земли равна t1°С.

Как изменится температура поверхности космического корабля, когда он станет приближаться к Венере, если считать, что степень черноты поверхности при изменении температуры корабля не изме­няется?

10-17. Обмуровка топочной камеры парового котла выполнена из шамотного кирпича, а внешняя обшивка — из листовой стали. Рас­стояние между обшивкой и кирпичной кладкой равно 30 мм, и мож­но считать его малым по сравнению с размерами стен топки.

Вычислить потери теплоты в окружающую среду с единицы по­верхности в единицу времени в условиях стационарного режима за счет лучистого теплообмена между поверхностями обмуровки и об­шивки. Температура внешней поверхности обмуровки t1 = 127°С, а температура стальной обшивки t2 = 50°С. Степень черноты шамота εm = 0,8 и листовой стали εс = 0,6.

10-18. Вычислить значении собственного, эффективного, отраженного и падающего излучений для поверхностен шамотной кладки и стальной обшивки в условиях задачи 10-17.

10-19. Как изменятся тепловые потери qл Вт/м2, в окружающую среду и эффективный лучистый поток Еоф1, Вт/м2, если между об­муровкой и обшивкой топочной камеры, рассмотренной в задаче 10-17, установить стальной экран, имеющий степень черноты εэк = 0,6?

10-20. Какой должна быть степень черноты экрана для того, что­бы при наличии одного защитного экрана между обмуровкой и сталь­ной обшивкой тепловые потери в окружающую среду за счет излу­чения не превышали 60 Вт/м2? Все другие условия сохраняются, как в задаче 10-17.

10-21. Нагрев стальной болванки осуществляется в муфельной электрической печи с температурой ее стенок t2 = 1000°C. Степень черноты поверхности стальной болванки ε1 = 0,8 (средняя за период нагрела) и степень черноты шамотной стенки муфельной печи ε2 = 0,8. Площадь поверхности печи, участвующей в лучистом теплооб­мене, F2 существенно превышает площадь поверхности болванки F1, т. е. F1 << F2.

10-22. Вычислить плотность лучистого потока от стенок муфельной печи к поверхности стальной болванки в условиях, рассмотренных в задаче 10-21, если соотношение поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене, равно F1/F2 = 1/5.

10-23. Степень черноты вольфрамовой проволоки определена при температуре 2000°С и равна ε = 0,3.

Определить, каким был коэффициент теплоотдачи при этой температуре на поверхности проволоки за счет излучения, если поверхность ограждения имела температуру 20°С. Поверхность проволоки мала по сравнению с поверхностью ограждения.

10-24. Цилиндрический сосуд для хранения жидкого кислорода выполнен с двойными стенками, покрытыми слоем серебра, коэффи­циент поглощения которого А1 = А2 = 0,02. На наружной поверхности внутренней стенки температура t1 = — 183°С, а на внутренней по­верхности наружной стенки температура t2 = 20°С. Расстояние меж­ду стенками мало и поверхность можно считать равной поверх­ности F2.

Вычислить тепловой поток, проникающий в сосуд через стенки путем лучистого теплообмена, если теплоотдающая поверхность поверхность F = 0,157 м2.

10-25. Температура поверхности выходного коллектора пароперегревателя высокого давления tс = 500°С.

Вычислить тепловые потери с 1 м неизолированного коллектора путем лучистого теплообмена, если наружный диаметр коллектора d = 275 мм, коэффициент поглощения Ас = 0,8, а температура ограж­дений t2 = 30°С.

10-26. Вычислить тепловые потери с единицы длины коллектора, рассмотренного в задаче 10-25, при условии, что его поверхность окружена стальным экраном диаметром dэк = 325 мм с коэффициен­том поглощения Аэк = 0,7. Передача теплоты между поверхностью экрана и внешним ограждением происходит как за счет излучения, так н за счет свободной конвекции. Передачу теплоты между поверх­ностями коллектора и экрана за счет конвекции и теплопроводности можно не учитывать.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией на поверхности экрана α = 29 Вт/(м2 · °С). Сравнить полученные результаты с ответом за­дачи 10-25.

10-27. Как изменятся тепловые потери с 1 м коллектора за счет лучеиспускания, если стальной экран в условиях задачи 10-26 заменить экраном из алюминиевой фольги того же диаметра с коэффициентом поглощения Аэк = 0,05? Все другие условия те же, что и к задаче 10-26. Полученные результаты сравнить с потерями оголенного коллектора пароперегревателя (задача 10-25).

10-28. Паропровод наруж­ным диаметром d = 200 мм распо­ложен в большом помещении с температурой воздуха tж = 30°С. Температура поверхности паро­провода tс1 = 400°С. Определить тепловые потери с единицы длины паропровода за счет излучения и конвекции.

Степень черноты поверхности паропровода ε = 0,8. Температуру стен помещения можно принять равной температуре воздуха, т. е. tс2 = 30°С.

Найти также соответствую­щие тепловые потерн при температуре паропровода 200°С.

10-29. Температура воздуха в помещении измеряется ртутным термометром. Термометр показывает 27°С. Температура  стен поме­щения равна 25°С.

Оценить ошибку в показаниях термометра, которая возникает за счет лучистого теплообмена между термометром и стенами поме­щения, и действительную температуру воздуха, приняв степень чер­ноты стекла равной 0,94, а коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности термометра 5 Вт/(м2 · °С).

10-30. Температуры двух пластин, помещенных в вакуум, равны 127 и 327°С. Степень черноты пластин одинакова и равна 0,8. Между пластинами, которые расположены параллельно друг другу, установ­лен экран, имеющий степень черноты 0,05.

Вычислить плотность теплового потока, приходящего черед экран, и температуру экрана.

10-31. Найти число экранов, которые необходимо поместить между двумя плоскопараллельными поверхностями, чтобы результирую­щий лучистый поток от одной поверхности к другой уменьшился в 79 раз.

Принять, что температуры поверхностей после установки экранов не изменяются.

Степень черноты экранов 0,05, а степень черноты поверхно­стей 0,8.

10-32. Нагревательную печь с целью уменьшения тепловых потерь окружили стальным экраном. Размеры печи велики по сравне­нию с расстоянием между ее наружной поверхностью и экраном.

В результате измерений было получено, что температура наруж­ной поверхности кладки печи равна 107°С, а температура стального экрана 57°С.

Найти плотность результирующего лучистого потока от поверхности кладки к экрану, приняв степень черноты кладки и экрана рав­ными соответственно 0,85 и 0,75.

10-33. Какова должна быть степень черноты защитного экрана коллектора пароперегревателя, чтобы тепловые потери с поверхности этого коллектора за счет излучения не превышали 580 Вт/м2 и температура на поверхности экрана не превышала 70°С? Диаметр защитного экрана равен 325 мм, коэффициент теплоотдачи за счет конвекции с внешней поверхности экрана α = 11,6 Вт/(м2 · °С) и температура окружающей среды и ограждений t2 = 30°С.

10-34. В опытной установке для определения степени черноты тел для поддержания постоянной температуры t1 = 800°С вольфрамовой проволоки диаметром d = 3 мм и длиной l = 200 мм затрачивалась электрическая мощность 20 Вт. Поверхность вакуумной камеры, в которую помещена проволока, велика по сравнению с поверхностью проволоки. В процессе испытаний температура поверхности стенок вакуумной камеры поддерживалась постоянной и равной t2 = 20°С.

Определить степень черноты вольфрамовой проволоки при температуре 800°С.

10-35. Вычислить степень черноты вольфрамовой проволоки при температурах 1000, 1500 и 2000°С, если для поддержания указанных температур проволоки затрачивались электрические мощности соответственно 45, 234 и 834 Вт. Все другие условия принять теми же, что и в задаче 10-34.

Построить график зависимости степени черноты от температуры.

10-36. В канале, по которому движется горячий газ, температу­ра газа измеряется при помощи термопары (рис. 10-4). При уста­новившемся тепловом режиме показания термопары t1 = 300°С, а температура стенки t2 = 200°С.

Вычислить ошибку в измерении температуры газа, которая получается за счет лучистого теплообмена между корольком термопа­ры и стенкой канала, и истинную температуру газа. Степень черноты королька термопары принять ε1 = 0,8, а коэффициент теплоотдачи от газа к поверхности королька α = 58 Вт/(м2 · °С).

10-37. Какова будет ошибка измерения температуры газового потока. если за счет тщательной внешней изоляции газопровода тем­пература его внутренних стенок стала t2 = 250°С. Все другие усло­вия те же, что и и задаче 10-36.

10-38. В газопроводе диаметром D = 500 мм температура горяче­го газа измерялась термометром сопротивления диаметром d1 = 5 мм, окруженным цилиндрическим граном диаметром d2 = 10 мм (рис. 10-5). Показания термометра сопротивлении t1 = 300°С; тем­пература внутренней поверхности стенки газопровода t2 = 200°С и степень черноты поверхности термометра сопротивления и экрана ε1= εэл = 0,8.

Вычислить ошибку в измерении и истинную температуру газа, если коэффициент теплоотдачи к поверхности термометра сопротив­ления и к поверхности экрана α = 58 Вт/(м2 · °С). Полученные резуль­таты сравнить с отчетом к задаче 10-36.

10-39. Вычислить угловой коэффициент и тепловой поток при лучистом теплообмене между двумя параллельными полосами, расстояние между которыми h = 3 м. Ширина полос одинакова а1 = а2 = 2 м, а длина велика по сравнению с шириной полос (рис. 10-7). Степень черноты полос ε1 = ε2 = 0,8, а температуры их поверхности t2 = 500°С и t3 = 200°С.

10-40. Как изменятся угловой коэффициент, приведенная степень черноты и тепловой поток, ели полосы, рассмотренные в задаче 10-39, установить на расстоянии h1 = 1,5 м и h2 = 6 м?

Построить графическую зависимость, εпр и Qл от расстояния между голосами.

10-41. Определить угловые коэффициенты и взаимные поверхности лучистого обмена между стенками канала, имеющего в поперечном сечении форму равностороннего треугольника со сторонами а = b = с = 2 м.

10-42. Определить угловые коэффициенты и взаимные поверхности лучистого обмена между стенками канала, имеющего в поперечном сечении форму равнобедренного треугольника со сторонами:

а) b = с = а2;

б) b = с = 3а.

В обоих случая а = 2 м.

10-43. Вычислить значение лучистого потока между двумя чер­ными дисками, расположенными друг против друга в параллельных плоскостях. Температура первого диска t1 = 500°С и второго t2 = 200°С. Диски одинаковых размеров d1 = d2 = 200 мм и расстояние между ними h = 400 мм.

10-44. Как изменятся угловые коэффициенты и лучистые потоки между дисками, рассмотренными в задаче 10-43, если расстояние между ними сократить соответственно в 2 и 4 раза?

Построить графическую зависимость углового коэффициента и лучистого потока от расстояния между дисками.

10-45. Вычислить средние угловые коэффициенты φ1,2 и φ2,1 и результирующий лучистый поток для случая: когда диаметр диска, имеющего меньшую температуру, увеличен в 2 раза, а все другие условия остались такими же, как в задаче 10-43.

10-46. Две длинные полосы одинаковой ширины образуют в сечении угол α (рис. 10-9).

Найти угловой коэффициент излучения с одной полосы на другую.

10-47. Две длинные полосы образуют в сечении прямой угол
(рис. 10-10). Ширина одной полосы в 2 раза больше другой.

Найти угловой коэффициент излучения с меньшей полосы на
большую.

10-48. Вычислить коэффициент облучении круглого диска радиу­сом r0 элементарной площадкой dF1, нормаль к которой совпадает с нормалью к диску в его центре. Расстояние между элементарной площадкой и диском равно h. Для решения воспользуемся методом соотношения проекций (графоаналитическим методом).

10-49. Стены топочной камеры парового котла покрыты одним рядом экранных труб диаметром d = 100 мм с шагом s = 120 мм (рис. 10-11).

Размеры поверхности стен  и  и длина экранных труб достаточно велики, и расстояние между стенкой и трубами не будет иметь зна­чения для лучистого обмена. Вычислить средние угловые коэффициенты   и взаим­ные поверхности лучистого теплообмена для такой системы тел.

10-50. Как изменятся средние угловые коэффициенты и взаим­ные поверхности теплообмена, если расстояния между осями экран­ных труб, рассмотренных в задаче 10-49, увеличить в 2 и 3 раза, а все другие условия оставить без изменений?

Построить зависимость угловых коэффициентов и взаимных поверхностей лучистого обмена от расстояния между трубами; при этом использовать и результаты вычислений в задаче 10-49.

10-51. Стены топочной камеры покрыты двумя рядами экранных труб, имеющих внешний диаметр d = 80 мм. Труби в обоих рядах расположены с одинаковым шагом (и плоскости, параллельной сте­не), равным s = 400 мм (рис. 10-12).

Вычислить средний угловой коэффициент лучистою обмена меж­ду поверхностью топочной камеры и экранными трубами.

10-52. Вычислить угловые коэффициенты лучистого обмена меж­ду плоской поверхностью и пучком труб, если число рядов труб в направлении, нормальном к поверхности стены, равно соответствен­но n = 3, 4, 5 и 6, а все другие условия те же, что в задаче 10-51.

Построить графическую зависимость углового коэффициента лучистого обмена  от числа рядов n. При построении использовать результаты вычислений в задаче 10-51.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , , , | Добавить комментарий

Теплопередача ТТ.4 Глава 9

TT.4 Глава девятая. Краснощёков

Теплоотдача при кипении жидкости

Часть задач есть решенные, контакты

9-1. Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверх­ности трубки испарителя к кипящей поде, если тепловая нагрузка поверхности нагрева q = 2 · 105 Вт/м2, режим кипения пузырьковый и вода находится под давлением р = 2 · 105 Па.

9-2. Решить задачу 9-1 при условии, что вода находится под давлением р, равным 1; 2,5 и 5 МПа. Определить также разность температур между поверхностью нагрева и кипящей водой Δt = tсtа при этих давлениях.

9-3. Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверх­ности трубки испарителя, рассмотренного в задаче 9-1, при условии, что тепловая нагрузка q = 3 · 105 и 4 · 105 Вт/м2, а остальные условия сохранены без изменений.

9-4. Вы вести формулы для теплоотдачи при пузырьковом кипе­нии п большом объеме, в которых число Nu, являлось бы функцией температурного напора.

9-5. Определить тепловую нагрузку поверхности нагрева парогенератора при пузырьковом кипении воды в большой объеме, если вода находится под давлением р = 6,2 · 105 Па, а температура поверх­ности нагрева tc = 175°С.

9-6. Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверх­ности трубы котла к кипящей воде, находящейся под давлением р = 4,7 МПа, при температурах поверхности трубы tс, равных 265, 270, 275°С. Определить также плотности теплового потока в этих условиях.

9-7. Определить критическую тепловую нагрузку при кипении воды в большом объеме под давлением р = 1 · 105 Па.

9-8. Определить критическую тепловую нагрузку при кипении воды и большом объеме, если вода находится под давлением р = 7,5 и 15 МПа. Сравнить результаты расчета с ответом к задаче 9-7.

9-9. Вычислить (приближенно) наибольшее значение коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении воды в большом объеме, если давления воды равны соответственно 1 · 105 и 75 · 105 Па.

Определить также температуры поверхности нагрева, при которых для указанных давлений наступает пленочный режим кипения.

Примечание. При определении критического температурного напора Δtхр = (tс = ts)кр можно воспользоваться ответами к задачам 9-7 и 9-8. Значение αкр можно оценить по формулам (9-1 а) и (9-1б).

9-10. На поверхности трубы с наружным диаметром d = 38 мм длиной l = 0,5 м кипит вода под давлением р = 4,9 · 105 Па. Труба внутренней стороны обогревается электронагревателем. Мощность, затрачиваемая на обогрев, W = 7 кВт.

Определить температуру наружной поверхности трубы.

9-11. Определить необходимую площадь поверхности нагрева котла производительностью G = 4 т/ч пара при давлении р = 15,7 · 105 Па. Предполагаемый температурный напор Δt = tсts = 10°С.

9-12. Какой температурный напор необходимо обеспечить в условиях задачи 9-11, для того чтобы увеличить производительность котла в 2,5 раза при той же площади поверхности нагрева F = 6 м2.

9-13. На наружной поверхности трубы кипит вода под давле­нием р = 3,3 МПа. Плотность теплового потока па поверхности тру­бы q = 1,75 · 105 Вт/м2.

Определить температуру поверхности трубы: а) если поверх­ность чистая; б) если поверхность трубы покрыта оксидной пленкой, термическое сопротивление которой R = 7,75°С · м2/Вт. При расчете принять, что за счет шероховатости оксидной пленки коэффициент теплоотдачи на ее поверхности возрастает в 2,5 раза но сравнению с кипением на чистой поверх­ности [8].

9-14. Решить задачу 9-13 при условии, что плотность теплового потоки на поверхности трубы увеличилась в 2 раза (q = 3,5 · 105 Вт/м2), а все остальные данные остались без изменения.

9-15. В трубе внутренним диаметром d = 18 мм движется кипя­щая вода со скоростью ω = 1м/с. Вода находится под давлением р = 8 · 104 На.

Определить значение коэффициента теплоотдачи от стенки к ки­пящей воде, если температура внутренней поверхности трубы tс = 173°С.

9-16. Определить значение коэффициента теплоотдачи при дви­жении кипящей волы в трубе в условиях задачи 9-15, если темпе­ратуры внутренней поверхности стенки труби равны соответственно tс = 175 и 180°С.

9-17. В трубе внутренним диаметром d = 38 мм движется кипя­щая вода со скоростью ω = 1 м/с. Вода находится под давлением р =2,8 МПа.

Определить тепловую нагрузку q, Вт/м2, и коэффициент тепло­отдачи от стенки к кипящей воде, если температура внутренней поверхности трубы tс = 236,9°С.

9-18. Определить температуру tс внутренней поверхности трубы, по которой движется кипящая вода, если тепловая нагрузка поверх­ности q = 4,5 · 105 Вт/м2, скорость и давление воды ω = 4 м/с и р = 1,57 МПа и внутренний диаметр трубы d = 12 мм.

9-19. Определить коэффициент теплоотдачи и температуру внутренней поверхности трубы при кипении воды в трубе диаметром d = 38 мм, если плотность теплового потока q = 2 · 105 Вт/м2, скорость и давление воды ω = 1 м/с, р = 2,8 МПа.

9-20. Как изменится коэффициент теплоотдачи при кипении во­ди в трубе диаметром d = 20 мм при повышении тепловой нагрузки поверхности нагрева от q = 5 · 104 до q = 1 · 105 Вт/м2, если скорость движения воды ω = 5 м/с и давление р = 2 · 105 Па.

9-21. Определить значение плотности теплого потока, при ко­тором в условиях задачи 9-20 процесс кипения жидкости начнет ока­зывать влияние на интенсивность теплообмена.

9-22. Как изменится коэффициент теплоотдачи при кипении воды в трубе диаметром d = 38 мм при повышении скорости движения воды от ω = 0,3 м/с до ω = 3 м/с, если тепловая нагрузка поверхности нагрева q = 2,5 · 105 Вт/м2 и давление воды р = 7,5 МПа.

9-23. Определить скорость движения воды, при которой в усло­виях задачи 9-22 вынужденное движение начнет оказывать влияние на интенсивность теплообмена.

9-10. Определить значение коэффициента теплоотдачи при дви­жении кипящей волы в трубе в условиях задачи 9-15, если температуры внутренней поверхности стенки трубы равны соответственно tс = 175 и 180°С.

Часть задач есть решенные, контакты

Рубрика: Задачи, Термодинамика и теплотехника | Метки: , , , , | Добавить комментарий