Гидромеханика ТОГУ.3

Помощь он-лайн только по предварительной записи

РХ.ТОГУ.3

Есть готовые решения этих задач, контакты

 Задача 4(А)

К газопроводу подключен трехколесный газортутный манометр, среднее колено которого заполнено газом. Определить абсолютное и избыточное давление в точке, лежащей на оси трубопроводов, если известны: h1 = 150 мм; h2 = 300 мм; h3 = 200 мм; h4 = 700 мм (рис. 4). Плотность ртути ρрт = 13600 кг/м3, плотностью газа пренебречь.

4

Задача 4(В)

Определить величину и направление силы давления жидкости плотностью ρ = 1000 кг/м3 на полусферическое днище цилиндрического сосуда диаметром D = 1 м, если показание пьезометра равно h = 0,7 м (рис. 14). Найти положение центра давления hD.

14

Задача 4(Д)

Определить расход жидкости, вытекающей из трубы диаметром d = 16 мм через плавное расширение (диффузор) и далее по трубе диаметром D = 20 мм в бак. Коэффициент сопротивления диффузора ζ = 0,2 (отнесен к скорости в трубе), показание манометра pм = 20 кПа; высота h = 0,5 м; Н = 5 м; плотность жидкости ρ = 1000 кг/м3. Учесть потери на внезапное расширение, потерями на трение пренебречь, режим течения считать турбулентным.

Д4

Задача 4(Ж)

Определить время t полного опорожнения цилиндрического резервуара с бензином. Диаметр D = 2 м. Высота столба бензина в резервуаре H = 3,5 м. Диаметр отверстия d = 10 см.

Ж4

Задача И(А)

В котельной механического завода установлено 5 паровых котлов, работающих при давлении 22 атм с паропроизводительностью 25 т/ч каждый. Питательные насосы должны иметь суммарную производительность, равную по меньше мере трехкратной производительности всех работающих котлов, и развивать давление на 5 атм больше давления пара в котле. Определить мощность электродвигателя с запасом 10% при условии установки в котельной четырех одинаковых агрегатов, приняв полный КПД насоса η = 0,6.

Есть готовые решения этих задач, контакты


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

Тепломассообмен 4

Тепломассообмен 4

Есть готовые решения этих задач, контакты

1. Железобетонный цилиндр диаметром 400 мм и длиной 1 м, нагретый до 80°С, охлаждается на воздухе, имеющим температуру 5°С. Через какое время температура поверхности цилиндра будет равна 20°С? Чему будет равна температура в центре торца цилиндра и на оси в середине длины? Коэффициент теплоотдачи от цилиндра к воздуху 10 Вт/(м· К).

2. Медный электрический провод диаметром 3 мм, покрытый полиэтиленовой изоляцией толщиной 1,5 мм охлаждается потоком воздуха. Скорость и температура воздуха равны 2 м/с и 10°С соответственно. Определить допустимую силу тока в электропроводе, если температура изоляции не должна превышать 70°С. Удельное электрическое сопротивление меди 0,0175 Ом * мм2/м. Будет ли электроизоляция служить и теплоизоляцией? Как изменится значение допустимой силы тока, если скорость воздуха уменьшится до нуля?

3. В трубчатом двухходовом воздухоподогревателе парового котла воздух с расходом 18 кг/с нагревается от 30 до 290°С. Определить необходимую поверхность нагрева, длину труб и их количество. Воздух нагревается дымовыми газами (13% CO2, 76% N2 и 11% H2O) с расходом 16 кг/с, скорость газов 15 м/с. Диаметр стальных труб 53/50 мм. Температура газов на входе в подогреватель 400°С. Воздух движется поперек трубного пучка со средней скоростью в узком сечение пучка 10 м/с. Трубы расположены в шахматном порядке с шагом S= S= 1,3d2.

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Тепломассообмен 3

Тепломассообмен 3

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задание 1. Теплопередача через многослойные плоскую и цилиндрические стенки

Определить суммарное термическое сопротивление, плотность теплового потока и распределение температур в 3-х слойном ограждении. На рис. 1 представлен процесс теплопередачи через многослойную плоскую стенку.

Задание 2. Теплообмен одиночной трубы в полуограниченном массиве

Определить минимальную глубину h0 заложения неизолированной трубы. Учитывая, что для воды α → ∞, температуру стенки трубы можно принять равной температуре воды.

Задание 3. Конвективный теплообмен

Определить количество теплоты, отдаваемое нагретой поверхностью окружающему воздуху.

Задание 4. Теплообмен излучением

Определить коэффициент ослабления луча слоем поглощающего газа.

В расчетах принять постоянную Стефана – Больцмана σ = 5,67 х 10-8 Вт/(м2 К4).

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Тепломассообмен 2

Тепломассообмен 2

Часть задач есть решенные, контакты

ЗАДАЧА 1

1.1. Плоская стенка выполнена из материала с коэффициентом теплопроводности λ = 20 Вт/(м•К). Толщина стенки δ = 10 мм. На одной стороне стенки температура tс1 = 100 °С, на другой 90 °С. Найти плотность теплового потока через стенку и температуру в середине стенки.

1.2. В теплообменнике горячий и холодный теплоносители разделены плоской латунной стенкой [δ = 2 мм, λ = 100 Вт/(м•К)], перепад температур в которой tс1 – tс2 = 5 °C. Вычислить плотность теплового потока через стенку. Определить толщину стальной [λ = 45 Вт/(м•К]) и медной [λ = 370 Вт / (м•К)] стенок, чтобы при том же перепаде температур плотность теплового потока осталась неизменной.

1.3. Чему равен тепловой поток через стену из красного кирпича высотой 4 м, шириной 5 м и толщиной 500 мм? На одной поверхности стены температура 19 °С, на другой 2 °С.

1.4. Вычислить плотность теплового потока через оконное стекло толщиной δ = 3 мм, если температуры его поверхностей tс1 = 1 °С и tс2 = –1 °С. Известно, что плотность, теплоемкость и коэффициент температуропроводности стекла составляют соответственно ρ = 2500 кг/м3, cр = 0,67 кДж/(кг•К) и а = 4,42•10–7 м2/с.

1.5. Плотность теплового потока через плоскую стенку толщиной 200 мм составляет 200 Вт/м2, а разность температур ее поверхностей 50 °С. Определить коэффициент температуропроводности стенки, если ρ = 1700 кг/м3, cр = 0,88 кДж/(кг•К).

1.6. Дана трехслойная плоская стенка: δ1 = 20 мм; λ1 = 20 Вт/(м•К); tс1 = 10 °С; λ2 = 5 + 0,05t Вт/(м•К); tс4 = 60 °С; δ3 = 60 мм; λ3 = 10 Вт/(м•К); tж2 = 150 °С; α2 = 18 Вт/(м2•К). Найти δ2.

1.7. Плоскую поверхность с tс = 250 °С решено изолировать листовым асбестом, у которого λ = 0,157 + (0,14•10–3)t Вт/(м•К). Какой толщины должен быть слой изоляции, если допустимая температура наружной ее поверхности 50 °С, а тепловые потери не должны превышать 500 Вт/м2 ?

1.8. Внутренний слой стен топочной камеры парового котла выполнен из шамотного кирпича (δш = 120 мм), наружный слой — из пеношамота (δп = 500 мм), плотно прилегающих друг к другу. Температуры на соответствующих поверхностях пеношамота составляют tс2 = 800 °С и tс3 = 60 °С. Вычислить температуру на внутренней поверхности слоя из шамотного кирпича с учетом зависимости его коэффициента теплопроводности от температуры (рис. 1.2).

1.9. Стены сушильной камеры толщиной 0,256 м, выполненные из слоя красного кирпича [λк = 0,71 Вт/(м•К)] и слоя войлока [λв = 0,047 Вт/(м•К)], имели температуры tс1 = 120 °С и tс3 = 35 °C на внутренней и внешней поверхностях соответственно. Увеличение толщины слоя войлока на 0,028 м снизило тепловые потери вдвое и tс3 на 10 °С при неизменной tс1. Определить толщину кирпичного слоя и максимальные температуры войлока в обоих случаях.

1.10. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного кирпича [λш = 0,93 Вт/(м•К), δш = 120 мм] и красного кирпича [λк = 0,7 Вт/(м•К), δ• = 250 мм], между которыми засыпка из диатомита [λд = 0,13 Вт/(м•К), δд = 60 мм]. Какой толщины следует сделать слой засыпки, если толщину слоя из красного кирпича удвоить при условии сохранения плотности теплового потока через обмуровку и температур на внешних ее поверхностях?

1.11. Плотность теплового потока через плоскую кварцевую стенку [λ = 3 Вт / (м•К), δ = 10 мм] составляет q = 3•104 Вт /м2. Со стороны одной из ее поверхностей заданы температура жидкости tж = 30 °С и коэффициент теплоотдачи α = 100 Вт/(м2•К). Найти температуры на обеих поверхностях стенки.

1.12. Плоская стенка выполнена из материала с коэффициентом теплопроводности λ = 20 Вт/(м•К). Толщина стенки δ = 10 мм. На одной стороне стенки температура tс1 = 100 °С, на другой 90 °С. Найти плотность теплового потока через стенку и температуру в середине стенки.

1.13. В теплообменнике горячий и холодный теплоносители разделены плоской латунной стенкой [δ = 2 мм, λ = 100 Вт/(м•К)], перепад температур в которой tс1 – tс2 = 5 °C. Вычислить плотность теплового потока через стенку. Определить толщину стальной [λ = 45 Вт/(м•К]) и медной [λ = 370 Вт / (м•К)] стенок, чтобы при том же перепаде температур плотность теплового потока осталась неизменной.

1.14. Чему равен тепловой поток через стену из красного кирпича высотой 4 м, шириной 5 м и толщиной 500 мм? На одной поверхности стены температура 19 °С, на другой 2 °С.

1.15. Вычислить плотность теплового потока через оконное стекло толщиной δ = 3 мм, если температуры его поверхностей tс1 = 1 °С и tс2 = –1 °С. Известно, что плотность, теплоемкость и коэффициент температуропроводности стекла составляют соответственно ρ = 2500 кг/м3, cр = 0,67 кДж/(кг•К) и а = 4,42•10–7 м2/с.

1.16. Плотность теплового потока через плоскую стенку толщиной 200 мм составляет 200 Вт/м2, а разность температур ее поверхностей 50 °С. Определить коэффициент температуропроводности стенки, если ρ = 1700 кг/м3, cр = 0,88 кДж/(кг•К).

1.17. Дана трехслойная плоская стенка: δ1 = 20 мм; λ1 = 20 Вт/(м•К); tс1 = 10 °С; λ2 = 5 + 0,05t Вт/(м•К); tс4 = 60 °С; δ3 = 60 мм; λ3 = 10 Вт/(м•К); tж2 = 150 °С; α2 = 18 Вт/(м2•К). Найти δ2.

1.18. Плоскую поверхность с tс = 250 °С решено изолировать листовым асбестом, у которого λ = 0,157 + (0,14•10–3)t Вт/(м•К). Какой толщины должен быть слой изоляции, если допустимая температура наружной ее поверхности 50 °С, а тепловые потери не должны превышать 500 Вт/м2?

1.19. Внутренний слой стен топочной камеры парового котла выполнен из шамотного кирпича (δш = 120 мм), наружный слой — из пеношамота (δп = 500 мм), плотно прилегающих друг к другу. Температуры на соответствующих поверхностях пеношамота составляют tс2 = 800 °С и tс3 = 60 °С. Вычислить температуру на внутренней поверхности слоя из шамотного кирпича с учетом зависимости его коэффициента теплопроводности от температуры (рис. 1.2).

1.20. Стены сушильной камеры толщиной 0,256 м, выполненные из слоя красного кирпича [λк = 0,71 Вт/(м•К)] и слоя войлока [λв = 0,047 Вт/(м•К)], имели температуры tс1 = 120 °С и tс3 = 35 °C на внутренней и внешней поверхностях соответственно. Увеличение толщины слоя войлока на 0,028 м снизило тепловые потери вдвое и tс3 на 10 °С при неизменной tс1. Определить толщину кирпичного слоя и максимальные температуры войлока в обоих случаях.

1.21. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного кирпича [λш = 0,93 Вт/(м•К), δш = 120 мм] и красного кирпича [λк = 0,7 Вт/(м•К), δ• = 250 мм], между которыми засыпка из диатомита [λд = 0,13 Вт/(м•К), δд = 60 мм]. Какой толщины следует сделать слой засыпки, если толщину слоя из красного кирпича удвоить при условии сохранения плотности теплового потока через обмуровку и температур на внешних ее поверхностях?

1.22. Плотность теплового потока через плоскую кварцевую стенку [λ = 3 Вт / (м•К), δ = 10 мм] составляет q = 3•104 Вт /м2. Со стороны одной из ее поверхностей заданы температура жидкости tж = 30 °С и коэффициент теплоотдачи α = 100 Вт/(м2•К). Найти температуры на обеих поверхностях стенки.

1.23. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного кирпича [λш = 0,93 Вт/(м•К), δш = 120 мм] и красного кирпича [λк = 0,7 Вт/(м•К), δ• = 250 мм], между которыми засыпка из диатомита [λд = 0,13 Вт/(м•К), δд = 60 мм]. Какой толщины следует сделать слой засыпки, если толщину слоя из красного кирпича удвоить при условии сохранения плотности теплового потока через обмуровку и температур на внешних ее поверхностях?

1.24. Плотность теплового потока через плоскую кварцевую стенку [λ = 3 Вт / (м•К), δ = 10 мм] составляет q = 3•104 Вт /м2. Со стороны одной из ее поверхностей заданы температура жидкости tж = 30 °С и коэффициент теплоотдачи α = 100 Вт/(м2•К). Найти температуры на обеих поверхностях стенки.

1.25. Плоская стенка выполнена из материала с коэффициентом теплопроводности λ = 20 Вт/(м•К). Толщина стенки δ = 10 мм. На одной стороне стенки температура tс1 = 100 °С, на другой 90 °С. Найти плотность теплового потока через стенку и температуру в середине стенки.

1.26. В теплообменнике горячий и холодный теплоносители разделены плоской латунной стенкой [δ = 2 мм, λ = 100 Вт/(м•К)], перепад температур в которой tс1 – tс2 = 5 °C. Вычислить плотность теплового потока через стенку. Определить толщину стальной [λ = 45 Вт/(м•К]) и медной [λ = 370 Вт / (м•К)] стенок, чтобы при том же перепаде температур плотность теплового потока осталась неизменной.

1.27. Чему равен тепловой поток через стену из красного кирпича высотой 4 м, шириной 5 м и толщиной 500 мм? На одной поверхности стены температура 19 °С, на другой 2 °С.

1.28. Вычислить плотность теплового потока через оконное стекло толщиной δ = 3 мм, если температуры его поверхностей tс1 = 1 °С и tс2 = –1 °С. Известно, что плотность, теплоемкость и коэффициент температуропроводности стекла составляют соответственно ρ = 2500 кг/м3, cр = 0,67 кДж/(кг•К) и а = 4,42•10–7 м2/с.

ЗАДАЧА 2

2.1. Определить число Био для безграничной пластины, если известно, что ее внутреннее термическое сопротивление меньше внешнего в 10 раз.
Какой толщины эта пластина, если коэффициент температуропроводности, теплоемкость и плотность материала составляют 7•10–6 м2/с; 0,45 кДж/(кг•К) и 7940 кг/м3 соответственно. Коэффициент теплоотдачи α = 50 Вт/(м2•К).

2.2. Пластина толщиной 2δ0 = 20 мм, нагретая до t0 = 150 °С, помещена в воздушную среду для охлаждения. Tемпература воздуха tж = 20 °С. Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности равны соответственно λ = 0,175 Вт/(м•К) и a = 0,833•10–7 м2/с.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности пластины к воздуху α = 70 Вт/(м2•К). Определить температуры в трех точках: x = 0; x = 0,5•δ0; x = δ0 в момент времени τ = 20 мин.

2.3. Бетонная плита с размерами 3×5×0,3 м и начальной температурой 90 °С в вертикальном положении охлаждается на открытом воздухе (tж = –10 °С). Определить температуру в средней плоскости плиты и на ее поверхности через 3,3 ч после начала охлаждения, если значения коэффициентов теплопроводности, теплоемкости и плотность для бетона составляют 1,28 Вт/(м•К), 0,84 кДж/(кг•К) и 2000 кг/м3 соответственно. Коэффициент теплоотдачи с поверхности к воздуху принять равным 15 Вт/(м2•К). Вычислив температуру еще хотя бы в одной промежуточной точке, построить график распределения температуры по толщине плиты.

2.4. Древесно-стружечная плита (ДСП) помещена в сушильную камеру с температурой воздуха 120 °С, ее размеры 2×4×0,02 м, расположение в камере вертикальное. При τ = 0, t0 = 20 °С. Физические свойства ДСП: λ = 0,085 Вт/(м•К); ρ = 800 кг/м3; ср = 2,5 кДж/(кг•К). Коэффициент теплоотдачи к плите в процессе нагревания равен 9 Вт/(м2•К). Найти время, по истечении которого температура в средней плоскости плиты достигнет 50 °С.
Построить график распределения температуры по толщине плиты в этот момент времени. Определить также количество теплоты, которое подводится к плите за рассматриваемый промежуток времени.

2.5. Начальная температура листа стали (его толщина 10 мм) t0 = 100 °С. Физические свойства стали: λ = 45 Вт/(м•К); ρ = 7900 кг/м3; ср = 0,46 кДж/(кг•К). Найдите температуру листа через 1 мин после начала охлаждения в воздухе и в воде. Для воздуха α = 8 Вт/(м2•К), для воды α = 500 Вт/(м2•К). И в том, и в другом случае tж = 20 °С.

2.6. Лист стали толщиной 20 мм, нагретый до 600 °С, обдувается с обеих сторон воздухом (tж = 20 °С). При этом коэффициент теплоотдачи с поверхности листа к воздуху составляет 30 Вт/(м2•К). Определить время от начала охлаждения, необходимое для установления температуры листа, отличающейся не более чем на 5 % от температуры воздуха. Принять для стали коэффициент теплопроводности λ = 42 Вт/(м•К), теплоемкость cp = 0,42 кДж/(кг•К), плотность ρ = 7900 кг/м3. Вычислить количество теплоты, отведенное от 1 м2 к воздуху за рассматриваемый промежуток охлаждения.

2.7. Внутренняя часть ограждения промышленной печи выполнена из огнеупорного материала (шамотного кирпича), а внешняя представляет собой тепловую изоляцию. Толщина огнеупора δ = 250 мм. Его физические свойства следующие: λ = 1,6 Вт/(м•К); a = 3,5•10–7 м2/с. Температура огнеупора и температура в печи t0 = 20 °С. Найдите температуры внутренней и внешней поверхностей огнеупора через 10 ч после того, как температура газов в печи скачком возрастет до 1000 °С.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α = 32 Вт/(м2•К). Условно считайте, что через внешнюю поверхность огнеупора тепловой поток отсутствует.

2.8. Определить минимальную толщину плоской стенки дозвукового сопла, такую, чтобы за 6 с работы двигателя температура ее внутренней поверхности, омываемой газами при tж = 2250 К [коэффициент теплоотдачи α = 870 Вт/(м2 tж К)], не превысила допустимого
значения Тс max = 1250 К. Теплофизические свойства материала стенки: λ = 35 Вт/(м•К); а = 1,4•10–5 м2/с. Начальная температура сопла T0 = 300 К. Отводом тепла с наружной поверхности стенки сопла пренебречь.

2.9. Внутренняя поверхность стальной стенки сопла реактивного двигателя покрыта слоем керамической изоляции [λ = 3 Вт/(м•К), а = 1,5•10–6 м2/с] толщиной 3 мм. Наружная поверхность теплоизолирована. Считая стенку плоской, оценить допустимую продолжительность горения топлива, при котором температура пламени составляет 2473 К. Коэффициент теплоотдачи от пламени к поверхности изоляции α = 1600 Вт/(м2•К). Начальная и максимально допустимая температуры стенки соответственно составляют 293 и 1473 К.

2.10. В печь с температурой газов tж = 800 °С помещен длинный стальной вал диаметром 120 мм. Физические свойства стали таковы: λ = 42 Вт/(м•К); а = 1,22•10–5 м2/с. Начальная температура вала t0 = 30 °С. В процессе нагревания вала α = 140 Вт/(м2•К). Определите время, по истечении которого температура на оси вала станет равной 780 °С.

2.11. Вычислить температуры на оси и поверхности бетонного столба уличного освещения [d = 300 мм, λ = 1,28 Вт/(м•К), ср = 0,84 кДж/(кг•К), ρ = 2000 кг/м3] через 2,5 ч после резкого понижения температуры воздуха от 0 °С (удерживалась несколько суток) до –20 °С. Коэффициент теплоотдачи с поверхности столба принять равным 20,5 Вт/(м2•К). Вычислить температуру в промежуточных точках и построить график распределения температуры по радиусу столба.

2.12. Проложенная на воздухе стальная водопроводная труба d2×δ = 30×1,5 мм заполнена водой, температура которой t0 = 7,5 °С. Ночью температура окружающего воздуха резко понизилась до tж = -12°С. Пренебрегая свободной конвекцией воды в трубе и термическим сопротивлением ее стенки, вычислить время, через которое начнется процесс замерзания воды. Коэффициент теплоотдачи с поверхности водопровода принять равным 25 Вт/(м2•К).

2.13. Длинный брус из нержавеющей стали [λ = 20 Вт/(м•К), а = 6,1•10–6 м2/с] прямоугольного сечения 200×80 мм охлаждается в среде с температурой tж = 20 °С при α = 70 Вт/(м2•К). Начальная температура бруса t0 = 500 °С. Построить график распределения температуры по обеим осям поперечного сечения бруса через 10 мин после начала охлаждения, выполнив вычисления для пяти точек с равномерным шагом от центра бруса до поверхности в каждом направлении. В какой точке сечения бруса имеет место минимальная температура и каково ее значение в рассматриваемый момент?

2.14. Стальная заготовка [λ = 37 Вт/(м•К), а = 7•10– 6 м2/с] в форме параллелепипеда 600×420×360 мм с начальной температурой t0 = 15 °С загружена в нагревательную печь с температурой tж = 1500 °С. Вычислить температуры в центре бруса и в центре каждой из его граней через 1,2 ч после начала нагревания при коэффициенте теплоотдачи α = 120 Вт/(м2•К). Определить значения температуры в трех точках и построить соответственно их распределение по длинной оси бруса и по длинному его ребру.

2.15. Определить число Био для безграничной пластины, если известно, что ее внутреннее термическое сопротивление меньше внешнего в 10 раз.
Какой толщины эта пластина, если коэффициент температуропроводности, теплоемкость и плотность материала составляют 7•10–6 м2/с; 0,45 кДж/(кг•К) и 7940 кг/м3 соответственно. Коэффициент теплоотдачи α = 50 Вт/(м2•К).

2.16. Пластина толщиной 2δ0 = 20 мм, нагретая до t0 = 150 °С, помещена в воздушную среду для охлаждения. Tемпература воздуха tж = 20 °С. Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности равны соответственно λ = 0,175 Вт/(м•К) и a = 0,833•10–7 м2/с.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности пластины к воздуху α = 70 Вт/(м2•К). Определить температуры в трех точках: x = 0; x = 0,5•δ0; x = δ0 в момент времени τ = 20 мин.

2.17. Бетонная плита с размерами 3×5×0,3 м и начальной температурой 90 °С в вертикальном положении охлаждается на открытом воздухе (tж = –10 °С). Определить температуру в средней плоскости плиты и на ее поверхности через 3,3 ч после начала охлаждения, если значения коэффициентов теплопроводности, теплоемкости и плотность для бетона составляют 1,28 Вт/(м•К), 0,84 кДж/(кг•К) и 2000 кг/м3 соответственно. Коэффициент теплоотдачи с поверхности к воздуху принять равным 15 Вт/(м2•К). Вычислив температуру еще хотя бы в одной промежуточной точке, построить график распределения температуры по толщине плиты.

2.18. Древесно-стружечная плита (ДСП) помещена в сушильную камеру с температурой воздуха 120 °С, ее размеры 2×4×0,02 м, расположение в камере вертикальное. При τ = 0, t0 = 20 °С. Физические свойства ДСП: λ = 0,085 Вт/(м•К); ρ = 800 кг/м3; ср = 2,5 кДж/(кг•К). Коэффициент теплоотдачи к плите в процессе нагревания равен 9 Вт/(м2•К). Найти время, по истечении которого температура в средней плоскости плиты достигнет 50 °С.
Построить график распределения температуры по толщине плиты в этот момент времени. Определить также количество теплоты, которое подводится к плите за рассматриваемый промежуток времени.

2.19. Начальная температура листа стали (его толщина 10 мм) t0 = 100 °С. Физические свойства стали: λ = 45 Вт/(м•К); ρ = 7900 кг/м3; ср = 0,46 кДж/(кг•К). Найдите температуру листа через 1 мин после начала охлаждения в воздухе и в воде. Для воздуха α = 8 Вт/(м2•К), для воды α = 500 Вт/(м2•К). И в том, и в другом случае tж = 20 °С.

2.20. Лист стали толщиной 20 мм, нагретый до 600 °С, обдувается с обеих сторон воздухом (tж = 20 °С). При этом коэффициент теплоотдачи с поверхности листа к воздуху составляет 30 Вт/(м2•К). Определить время от начала охлаждения, необходимое для установления температуры листа, отличающейся не более чем на 5 % от температуры воздуха. Принять для стали коэффициент теплопроводности λ = 42 Вт/(м•К), теплоемкость cp = 0,42 кДж/(кг•К), плотность ρ = 7900 кг/м3. Вычислить количество теплоты, отведенное от 1 м2 к воздуху за рассматриваемый промежуток охлаждения.

2.21. Внутренняя часть ограждения промышленной печи выполнена из огнеупорного материала (шамотного кирпича), а внешняя представляет собой тепловую изоляцию. Толщина огнеупора δ = 250 мм. Его физические свойства следующие: λ = 1,6 Вт/(м•К); a = 3,5•10–7 м2/с. Температура огнеупора и температура в печи t0 = 20 °С. Найдите температуры внутренней и внешней поверхностей огнеупора через 10 ч после того, как температура газов в печи скачком возрастет до 1000 °С.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α = 32 Вт/(м2•К). Условно считайте, что через внешнюю поверхность огнеупора тепловой поток отсутствует.

2.22. Определить минимальную толщину плоской стенки дозвукового сопла, такую, чтобы за 6 с работы двигателя температура ее внутренней поверхности, омываемой газами при tж = 2250 К [коэффициент теплоотдачи α = 870 Вт/(м2 tж К)], не превысила допустимого
значения Тс max = 1250 К. Теплофизические свойства материала стенки: λ = 35 Вт/(м•К); а = 1,4•10–5 м2/с. Начальная температура сопла T0 = 300 К. Отводом тепла с наружной поверхности стенки сопла пренебречь.

2.23. Внутренняя поверхность стальной стенки сопла реактивного двигателя покрыта слоем керамической изоляции [λ = 3 Вт/(м•К), а = 1,5•10–6 м2/с] толщиной 3 мм. Наружная поверхность теплоизолирована. Считая стенку плоской, оценить допустимую продолжительность горения топлива, при котором температура пламени составляет 2473 К. Коэффициент теплоотдачи от пламени к поверхности изоляции α = 1600 Вт/(м2•К). Начальная и максимально допустимая температуры стенки соответственно составляют 293 и 1473 К.

2.24. В печь с температурой газов tж = 800 °С помещен длинный стальной вал диаметром 120 мм. Физические свойства стали таковы: λ = 42 Вт/(м•К); а = 1,22•10–5 м2/с. Начальная температура вала t0 = 30 °С. В процессе нагревания вала α = 140 Вт/(м2•К). Определите время, по истечении которого температура на оси вала станет равной 780 °С.

2.25. Вычислить температуры на оси и поверхности бетонного столба уличного освещения [d = 300 мм, λ = 1,28 Вт/(м•К), ср = 0,84 кДж/(кг•К), ρ = 2000 кг/м3] через 2,5 ч после резкого понижения температуры воздуха от 0 °С (удерживалась несколько суток) до –20 °С. Коэффициент теплоотдачи с поверхности столба принять равным 20,5 Вт/(м2•К). Вычислить температуру в промежуточных точках и построить график распределения температуры по радиусу столба.

2.26. Проложенная на воздухе стальная водопроводная труба d2×δ = 30×1,5 мм заполнена водой, температура которой t0 = 7,5 °С. Ночью температура окружающего воздуха резко понизилась до tж = -12°С. Пренебрегая свободной конвекцией воды в трубе и термическим сопротивлением ее стенки, вычислить время, через которое начнется процесс замерзания воды. Коэффициент теплоотдачи с поверхности водопровода принять равным 25 Вт/(м2•К).

2.27. Длинный брус из нержавеющей стали [λ = 20 Вт/(м•К), а = 6,1•10–6 м2/с] прямоугольного сечения 200×80 мм охлаждается в среде с температурой tж = 20 °С при α = 70 Вт/(м2•К). Начальная температура бруса t0 = 500 °С. Построить график распределения температуры по обеим осям поперечного сечения бруса через 10 мин после начала охлаждения, выполнив вычисления для пяти точек с равномерным шагом от центра бруса до поверхности в каждом направлении. В какой точке сечения бруса имеет место минимальная температура и каково ее значение в рассматриваемый момент?

2.28. Стальная заготовка [λ = 37 Вт/(м•К), а = 7•10– 6 м2/с] в форме параллелепипеда 600×420×360 мм с начальной температурой t0 = 15 °С загружена в нагревательную печь с температурой tж = 1500 °С. Вычислить температуры в центре бруса и в центре каждой из его граней через 1,2 ч после начала нагревания при коэффициенте теплоотдачи α = 120 Вт/(м2•К). Определить значения температуры в трех точках и построить соответственно их распределение по длинной оси бруса и по длинному его ребру.

ЗАДАЧА 3

3.1. Вертикально расположенная электрошина прямоугольного сечения 100×3 мм охлаждается свободным потоком воздуха с температурой t∞ = 20 °С. Рассчитать температуру шины на расстоянии 20 и 50 мм от нижней кромки при условии, что по шине снизу вверх пропускается электрический ток I = 500 А. Удельное электрическое сопротивление материала шины ρэл = 1.3•10–7 Ом•м.

3.2. Определить, при каком расположении плиты (горизонтальном или вертикальном) с размерами а×b = 3×3 м тепловой поток на поверхности будет больше, если известно, что температура теплоотдающей поверхности плиты tс = 100 °С, температура окружающего воздуха вдали от плиты t∞ = 20 °C. При горизонтальном расположении плиты теплоотдающая поверхность обращена вверх.

3.3. Определить, при каком расположении плиты (горизонтальном или вертикальном) с размерами a×b = 0,4×10 м тепловой поток на поверхности будет минимальным, если известно, что температура теплоотдающей поверхности плиты tс = 100 °С, температура окружающего воздуха t∞ = 20 °С. При вертикальном расположении в качестве основания плиты рассмотреть меньшую (а = 0,4 м) и большую (b = 10 м) стороны. При горизонтальном расположении плиты теплоотдающая поверхность обращена вверх.

3.4. Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи от вертикальной поверхности высотой H = 2 м, имеющей температуру tс = 80 °C, к воде с t∞ = 20 °C с ламинарным и турбулентным течением воды в пограничном слое у поверхности по соответствующим формулам. Сравнить полученный результат с расчетом среднего коэффициента теплоотдачи по формуле для смешанного режима течения.

3.5. Температура горизонтального паропровода диаметром d = 0,3 м и длиной l = 5 м на поверхности мало отличается от температуры парожидкостной смеси, движущейся внутри и составляет tс = 110 °С. Рассчитать тепловую изоляцию паропровода из асбеста (толщину δиз и ее вес G), позволяющую уменьшить тепловые потери в 5 раз по сравнению с неизолированным паропроводом. Известно, что температура окружающего воздуха в помещении равна t∞ = 30 °С, и по условиям техники безопасности температура на поверхности изоляции не должна превышать 50 °С.

3.6. Как изменятся толщина изоляции из асбеста и ее вес в задаче 3.5, если паропровод расположить вертикально?

3.7. Медный провод электропередачи d = 5 мм, по которому пропускается ток I = 69 А, находится в спокойном воздухе. Определить провисание провода в летних условиях (tвозд ≈ 20 °С) и зимой ( tвозд ≈ –15 °С), если расстояние между опорными столбами электропередачи l = 20 м, коэффициент линейного расширения медного провода α = 2•10 –5 1 / К, удельное электросопротивление медного провода ρэл = 1,6•10 –8 Ом•м. Как изменится провисание провода при наличии ветра?

3.8. Рассчитать силу тока в горизонтальном электронагревателе из нихромовой проволоки d = 0,5 мм мощностью 50 Вт для подогрева воды в домашнем аквариуме (t∞ = 20 °С). Определить длину проволоки. Принять максимально допустимую температуру поверхности проволоки tc = 30 °C, удельное электросопротивление проволоки ρэл = 1,17•10–6 Ом•м.

3.9. Рассчитайте тепловые потери за счет свободной конвекции воздуха около боковой поверхности теплообменника — подогревателя питательной воды, установленного на тепловой электрической станции. Высота подогревателя равна 10 м, диаметр 3,5 м, а температура поверхности составляет 55 °С. Температура воздуха 25 °С.

3.10. Для отопления помещения требуется расход тепла Q = 1 кДж/с от теплообменника, выполненного из горизонтальных труб с наружным диаметром d = 25 мм. Температура поверхности нагревателя tс = 65 °С, а воздуха в помещении t∞ = 25 °С. Рассчитать необходимую длину горизонтальных труб.

3.11. Два горизонтальных паропровода одинаковой длины в спокойном воздухе с t∞ = 50 °C имеют температуру поверхности соответственно tс1 = 450 °С и tс2 = 200 °C. Во сколько раз различаются тепловые потери с поверхности паропроводов, если отношение их диаметров равно d1/d2 = 3.

3.12. Вертикально расположенная электрошина прямоугольного сечения 100×3 мм охлаждается свободным потоком воздуха с температурой t∞ = 20 °С. Рассчитать температуру шины на расстоянии 20 и 50 мм от нижней кромки при условии, что по шине снизу вверх пропускается электрический ток I = 500 А. Удельное электрическое сопротивление материала шины ρэл = 1.3•10–7 Ом•м.

3.13. Определить, при каком расположении плиты (горизонтальном или вертикальном) с размерами а×b = 3×3 м тепловой поток на поверхности будет больше, если известно, что температура теплоотдающей поверхности плиты tс = 100 °С, температура окружающего воздуха вдали от плиты t∞ = 20 °C. При горизонтальном расположении плиты теплоотдающая поверхность обращена вверх.

3.14. Определить, при каком расположении плиты (горизонтальном или вертикальном) с размерами a×b = 0,4×10 м тепловой поток на поверхности будет минимальным, если известно, что температура теплоотдающей поверхности плиты tс = 100 °С, температура окружающего воздуха t∞ = 20 °С. При вертикальном расположении в качестве основания плиты рассмотреть меньшую (а = 0,4 м) и большую (b = 10 м) стороны. При горизонтальном расположении плиты теплоотдающая поверхность обращена вверх.

3.15. Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи от вертикальной поверхности высотой H = 2 м, имеющей температуру tс = 80 °C, к воде с t∞ = 20 °C с ламинарным и турбулентным течением воды в пограничном слое у поверхности по соответствующим формулам. Сравнить полученный результат с расчетом среднего коэффициента теплоотдачи по формуле для смешанного режима течения.

3.16. Температура горизонтального паропровода диаметром d = 0,3 м и длиной l = 5 м на поверхности мало отличается от температуры парожидкостной смеси, движущейся внутри и составляет tс = 110 °С. Рассчитать тепловую изоляцию паропровода из асбеста (толщину δиз и ее вес G), позволяющую уменьшить тепловые потери в 5 раз по сравнению с неизолированным паропроводом. Известно, что температура окружающего воздуха в помещении равна t∞ = 30 °С, и по условиям техники безопасности температура на поверхности изоляции не должна превышать 50 °С.

3.17. Как изменятся толщина изоляции из асбеста и ее вес в задаче 3.16, если паропровод расположить вертикально?

3.18. Медный провод электропередачи d = 5 мм, по которому пропускается ток I = 69 А, находится в спокойном воздухе. Определить провисание провода в летних условиях (tвозд ≈ 20 °С) и зимой ( tвозд ≈ –15 °С), если расстояние между опорными столбами электропередачи l = 20 м, коэффициент линейного расширения медного провода α = 2•10 –5 1 / К, удельное электросопротивление медного провода ρэл = 1,6•10 –8 Ом•м. Как изменится провисание провода при наличии ветра?

3.8. Рассчитать силу тока в горизонтальном электронагревателе из нихромовой проволоки d = 0,5 мм мощностью 50 Вт для подогрева воды в домашнем аквариуме (t∞ = 20 °С). Определить длину проволоки. Принять максимально допустимую температуру поверхности проволоки tc = 30 °C, удельное электросопротивление проволоки ρэл = 1,17•10–6 Ом•м.

3.19. Рассчитайте тепловые потери за счет свободной конвекции воздуха около боковой поверхности теплообменника — подогревателя питательной воды, установленного на тепловой электрической станции. Высота подогревателя равна 10 м, диаметр 3,5 м, а температура поверхности составляет 55 °С. Температура воздуха 25 °С.

3.20. Для отопления помещения требуется расход тепла Q = 1 кДж/с от теплообменника, выполненного из горизонтальных труб с наружным диаметром d = 25 мм. Температура поверхности нагревателя tс = 65 °С, а воздуха в помещении t∞ = 25 °С. Рассчитать необходимую длину горизонтальных труб.
3.21. Два горизонтальных паропровода одинаковой длины в спокойном воздухе с t∞ = 50 °C имеют температуру поверхности соответственно tс1 = 450 °С и tс2 = 200 °C. Во сколько раз различаются тепловые потери с поверхности паропроводов, если отношение их диаметров равно d1/d2 = 3.

3.22. Вертикально расположенная электрошина прямоугольного сечения 100×3 мм охлаждается свободным потоком воздуха с температурой t∞ = 20 °С. Рассчитать температуру шины на расстоянии 20 и 50 мм от нижней кромки при условии, что по шине снизу вверх пропускается электрический ток I = 500 А. Удельное электрическое сопротивление материала шины ρэл = 1.3•10–7 Ом•м.

3.23. Определить, при каком расположении плиты (горизонтальном или вертикальном) с размерами а×b = 3×3 м тепловой поток на поверхности будет больше, если известно, что температура теплоотдающей поверхности плиты tс = 100 °С, температура окружающего воздуха вдали от плиты t∞ = 20 °C. При горизонтальном расположении плиты теплоотдающая поверхность обращена вверх.

3.24. Определить, при каком расположении плиты (горизонтальном или вертикальном) с размерами a×b = 0,4×10 м тепловой поток на поверхности будет минимальным, если известно, что температура теплоотдающей поверхности плиты tс = 100 °С, температура окружающего воздуха t∞ = 20 °С. При вертикальном расположении в качестве основания плиты рассмотреть меньшую (а = 0,4 м) и большую (b = 10 м) стороны. При горизонтальном расположении плиты теплоотдающая поверхность обращена вверх.

3.25. Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи от вертикальной поверхности высотой H = 2 м, имеющей температуру tс = 80 °C, к воде с t∞ = 20 °C с ламинарным и турбулентным течением воды в пограничном слое у поверхности по соответствующим формулам. Сравнить полученный результат с расчетом среднего коэффициента теплоотдачи по формуле для смешанного режима течения.

3.26. Температура горизонтального паропровода диаметром d = 0,3 м и длиной l = 5 м на поверхности мало отличается от температуры парожидкостной смеси, движущейся внутри и составляет tс = 110 °С. Рассчитать тепловую изоляцию паропровода из асбеста (толщину δиз и ее вес G), позволяющую уменьшить тепловые потери в 5 раз по сравнению с неизолированным паропроводом. Известно, что температура окружающего воздуха в помещении равна t∞ = 30 °С, и по условиям техники безопасности температура на поверхности изоляции не должна превышать 50 °С.

3.27. Медный провод электропередачи d = 5 мм, по которому пропускается ток I = 69 А, находится в спокойном воздухе. Определить провисание провода в летних условиях (tвозд ≈ 20 °С) и зимой ( tвозд ≈ –15 °С), если расстояние между опорными столбами электропередачи l = 20 м, коэффициент линейного расширения медного провода α = 2•10 –5 1 / К, удельное электросопротивление медного провода ρэл = 1,6•10 –8 Ом•м. Как изменится провисание провода при наличии ветра?

3.28. Рассчитать силу тока в горизонтальном электронагревателе из нихромовой проволоки d = 0,5 мм мощностью 50 Вт для подогрева воды в домашнем аквариуме (t∞ = 20 °С). Определить длину проволоки. Принять максимально допустимую температуру поверхности проволоки tc = 30 °C, удельное электросопротивление проволоки ρэл = 1,17•10–6 Ом•м.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Тепломассообмен 1

Тепломассообмен 1

Задачник по тепломассообмену. Цветков Ф.Ф.

Есть готовые решения этих задач, контакты

4.10. Вычислить среднюю плотность теплового потока на боковой поверхности вагона-холодильника при движении поезда со скоростью w = 80 км/час, если известно, что температура наружного воздуха t = 25 °C, температура внутренней поверхности стенки вагона tc = 0 °C. Принять термическое сопротивление теплопроводности стенки вагона δ/λ = 0,3 м2.К/Вт, а длину стенки вагона l = 10 м.

12.24. Выполнить тепловой и гидравлический расчет экономайзера парового котла, состоящего из двух параллельно включенных половин с двухсторонним движением воды. Поверхность нагрева – плоские змеевики из труб 32×3,5 мм Ст. 20. Расположение труб – шахматное: s1/d = 2,5; s2/d = 2,1. Расход продуктов сгорания G1 = 450 кг/с, их температура перед экономайзером t1′ = 610 ºC. Давление и температура воды на входе p2 = 16МПа и t2= 165 ºC. Температура воды на выходе t2′′ = 315 ºC. Расход воды G2 = 100 кг/с. Размеры конвективной шахты aш = 20,1 м, bш = 10м (длина коллектора). Продукты сгорания содержат по объему 13 % CO2 и 9 % H2O. Найти площадь поверхности теплообмена F, высоту экономайзера h, а также гидравлическое сопротивление по газу и по воде p1 и p2 (рис. 12.4)

12.4

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Контрольные задания ТТ.15

ТТ.15

Часть задач есть решенные, контакты

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1

1. 2 кг кислорода с начальным давление р1 = 6 МПа и начальной температурой t1 = 17ºС расширяются до конечного давления р2 = 0,1 МПа. Определить объем кислорода в начале и в конце расширения и работу расширения.

2. 4 кг воздуха с начальным давление р1 = 1,2 МПа и начальной температурой t1 = — 10ºС сжимаются адиабатно до конечного давления р2 = 0,2 МПа. Определить объем и температуру воздуха в конце сжатия, работу сжатия и изменение внутренней энергии, если показатель адиабаты k = 1,4.

3. В закрытом сосуде емкостью V = 2 м3 находится газ, состоящий по массе из углекислого газа СО2 = 35%, азота N2 = 60% и кислорода О2 = 5% под давлением р1 = 0,6 МПа и температуре t1 = 50ºС. Газ нагревается до температуры t2 = 140ºС при постоянном давлении. Определить объемный состав, удельную газовую постоянную, среднюю молекулярную массу, массу газа и количество теплоты, затраченной на нагрев газа.

4. В закрытом сосуде емкостью V = 1,2 м3 находится газ, состоящий по объему из водорода Н2 = 15%, углекислого газа СО2 = 15% и азота N2 = 70%, под давление р1 = 0,2 МПа и температуре t1 = 20ºС. К газу подведена теплота Q = 170 кДж при постоянном давлении. Определить массовый состав, удельную газовую постоянную, среднюю молекулярную массу, массу газа и конечную температуру газа.

5. В сосуде емкостью V = 0,8 м3 содержится азот под давлением р1 = 3 МПа и при температуре t1 = 80ºС. Определить количество теплоты, которое следует отвести от азота, чтобы понизить его давление при постоянном объеме до р2 = 0,3 МПа, и массу азота, находящегося в сосуде.

6. 2 кг воздуха с начальным давление р1 = 0,12 МПа и начальной температурой t1 = 20ºС сжимаются при постоянном давлении до удельного объема υ2 = 0,05 м3/кг. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха.

7. 1 кг воздуха с начальным давлением р1 = 0,2 МПа и начальной температурой t1 = 60ºС сжимается политропно до конечной температуры t2 = 520ºС. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха, если показатель политропы n = 1,35.

8. В одноступенчатом компрессоре сжимается политропно воздух до конечного давления р2 = 0,6 МПа. Начальная температура воздуха t1 = 17ºС и давление р1 = 0,2 МПа. Определить конечную температуру воздуха и работу, затраченную на сжатие 1 кг воздуха, если показатель политропы n = 1,25.

9. В одноступенчатом компрессоре сжимается адиабатно двуокись углерода до давления р2 = 0,5 МПа. Начальная температура двуокиси углерода t1 = — 5ºС и давление р1 = 0,1 МПа. Определить работу, затраченную на сжатие 1 кг двуокиси углерода, и конечную температуру двуокиси углерода, если показатель адиабаты k = 1,28.

10. 1 кг воздуха с начальным давление р1 = 0,1 МПа и начальной температурой t1 = 20ºС сжимается политропно до конечного давления р2 = 1 МПа. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха, если показатель политропы n = 1,3.

11. Перегретый водяной пар с начальным давлением р1 = 0,1 МПа и начальной температурой t1 = 230ºС сжимается изотермически до степени сухости х1 = 0,85. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить тепловой процесс в ls-диаграмме.

12. До какого давления должно быть произведено дросселирование перегретого водяного пара с начальным давлением р1 = 10 МПа и начальной температурой t1 = 400ºС, чтобы удельный объем пара увеличился в 1,5 раза. Определить уменьшение температуры при дросселировании, изменение удельной энтропии и потерю работоспособности 1 кг пара, приняв низшую температуру в рассматриваемой системе 30ºС. Изобразите тепловой процесс в is-диаграмме.

13. Водяной пар с начальным давлением р1 = 5 МПа и начальной температурой t1 = 350ºС расширяется адиабатно до давления р1 = 0,01 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

14. В пароперегреватель котельного агрегата поступает влажный пар в количестве 18 кг/с. Определить сообщаемое пару часовое количество теплоты Q, необходимое для перегрева пара до t = 560ºС, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель х = 0,98, а давление пара в пароперегревателе р = 12 МПа. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

15. Влажный пар с начальным давлением р1 = 6 МПа и степенью сухости х = 0,9 расширяется изотермически до давления р2 = 0,5 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, количество переданной теплоты пару и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

16. Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при υ = const определить количество подведенной теплоты q, полезную работу l и термический к.п.д., цикла η1, если количество отведенной теплоты q1 = 500 кДж/кг и показатель адиабаты k = 1,4. Изобразить цикл в рυ-диаграмме.

17. Определить для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты параметры (р, υ, Т) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление р1 = 0,12 МПа, начальная температура t1 = 25ºС, степень сжатия ε = 18, степень повышения давления λ = 1,5, степень предварительного расширения ρ = 1,6 и показатель адиабаты k = 1,4. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ-диаграмме.

18. В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р = const начальное давление р1 = 0,12 МПа, начальная температура t1 = 10ºС, степень сжатия ε = 12, степень предварительного расширения ρ = 2,0 и показатель адиабаты k = 1,4. Определить параметры (р, υ, Т) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ-диаграмме.

19. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальным давлением пара р1 = 5 МПа и температурой t1 = 400ºС. Определить удельный расход пара и термический к.п.д. цикла, если давление в конденсаторе р2 = 4 кПа. Изобразите цикл в Тs-диаграмме.

20. Паротурбинная установка работает по регенеративному циклу с начальным давлением пара р1 = 2 МПа, температурой t1 = 350ºС и давлением в конденсаторе р2 = 4 кПа. Пар для регенеративного подогрева питательной воды отбирается при давлении р0 = 0,2 МПа. Определить термический к.п.д. цикла. Изобразите цикл в Ts-диаграмме.

21. В камере для хранения скоропортящегося сырья хлебозавода установлены плоские охлаждающие батареи, в которых циркулирует водный раствор хлорида натрия (рассол). Определить плотность теплового потока от воздуха к рассолу, если температура в холодильной камере tк = 4ºС, средняя температура рассола tж = — 5ºС, коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке батареи α1 = 25 Вт/(м2 ∙ К), от рассола к стенке α2 = 5000 Вт/(м2 ∙ К), коэффициент теплопроводности стальной стенки λ = 50 Вт/(м ∙ К) и толщина стенки δ = 1,5 мм.

22. Определить плотность теплового потока от воздуха к водному раствору хлорида кальция (рассолу), циркулирующему в плоской батарее камеры хранения скоропортящегося сырья хлебозавода, если стенка батареи покрылась слоем льда толщиной δ2 = 5 мм. Температура в холодильной камере tк = 4ºС, средняя температура рассола tж = — 5ºС, коэффициент теплоотдачи от воздуха ко льду αа = 10 Вт (м2 ∙ К), коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке α2 = 5000 Вт/(м2 ∙ К), коэффициент теплопроводности льда λ = 2,25 Вт/(м ∙ К), коэффициент теплопроводности стальной стенки λ1 = Вт/(м ∙ К) и толщина стенки δ1 = 1,5 мм.

23. Плоская кирпичная стенка хлебопекарной печи с одной стороны омывается продуктами сгорания топлива с температурой t1 = 1300ºС, а с другой – воздухом помещения с температурой t2 = 20ºС. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией равны соответственно α1 = 150 Вт/(м2 ∙ К) и α2 = 50 Вт/(м2 ∙К). Коэффициент теплопроводности стенки λ = 0,6 Вт/(м ∙ К), толщина стенки δ = 755 мм. Кроме теплоотдачи конвекцией со стороны продуктов сгорания на стенку падает лучистый тепловой поток, часть которого qлуч = 103 Вт/м2 поглощается поверхностью стенки. Определить плотность теплового потока, проходящего через стенку.

24. Какую среднюю температуру должен иметь пар в рубашке аппарата, чтобы при расходе теплоты на процесс Q = 180 кДж/с поддерживать температуру продукта t2 = 90ºС? Площади контакта стенок аппарата с продуктом и паром, находящимся в рубашке, F = 2 м2. Толщина стальной стенки аппарата δ = 3 мм, коэффициент теплопроводности λ = 50 Вт/(м ∙ К), коэффициент теплоотдачи от пара к стенке α1 = 10000 Вт/(м2 ∙ К) и коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту α2 = 2000 Вт/(м2 ∙ К).

25. Какую площадь оребрения нужно сделать, чтобы в 10 раз увеличить поток теплоты от горячей воды, проходящей в плоском нагревателе площадью F = 1 м2 к воздух помещения с температурой t = 20ºС? Средняя температура горячего воды t1 = 90ºС, коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке нагревателя α1 = 4000 Вт/(м2 ∙ К), коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху помещения α2 = 50 Вт/(м2 ∙ К), толщина стенки δ = 2 мм, коэффициент теплопроводности λ = 50 Вт/ (м ∙ К) и коэффициент эффективности ребер равен 1.

26. Варочный котел с медной шарообразной чашей внутренним диаметром d1 = 590 мм и толщиной стенки δ = 1 мм откружен рубашкой, в которой проходит сухой перегретый пар со средней температурой t1 = 160ºС. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке чаши α1 = 10000 Вт/(м2 ∙ К), коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту α1 = 5000 Вт/(м2 ∙ К), температура продукта в чаше котла t2 = 100ºС, коэффициент теплопроводности меди λ1 = 384 Вт/ (м ∙ К). Определить, сколько теплоты поступает от пара на процесс варки.

27. Варочная чаша котла окружена стальной шарообразной рубаш¬кой, внутренним диаметром d1 = 630 мм и толщиной стенки δ = 2 мм. В полости между чашей и рубашкой проходит сухой перегретый пар со средней температурой l1 = 160 °С. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке рубашки α1 = 10 000 Вт/(м2 ⋅ К), коэффициент теплоотдачи от ру¬башки к воздуху помещения α2 = 25 Вт/(м2⋅К), температура в помещении t2 = 20°С, коэффициент теплопроводности стали λ = 45 Вт/(м ⋅ К). Оп¬ределить потери теплоты через стенку рубашки в окружающую среду.

28. Определять поверхность теплоэлектронагревателя (ТЭНа) индивидуального парогенератора производительностью D = 0,03 кг/с для увлажнения среду хлебопекарной печи с элекрообогревом, если разность температур между поверхностью ТЭНд и кипящей водой Δt = 4°С. коэффициент теплоотдачи α = 12000 Вт/(м2 ⋅ К),теплота парообразования r = 2230 кДж/кг.

29. 20 кг воды, находящейся а котле, нагревают на газовой плите. Через 2 ч после начала кипения объем воды уменьшился вдвое. Определить количество теплоты, поступающей в котел, и температуру дна котла со стороны пламени, если диаметр дна котла d = 600 мм, толщина металла δ1 = 1,5 мм, толщина накипи δ2 = 0,25 мм, коэффициент теплопроводности металла λ1 = 50 Вт/(м ∙ К), коэффициент теплопроводности накипи λ2 = 0,5 Вт/(м ⋅ К), температура дна котла со стороны кипящей воды = 105°С и теплота парообразования r = 2256 кДж/кг.

30. На какой глубине в земле нужно проложить коллектор для трубопровода горячей воды, чтобы температура в нем не понижалась ниже 0ºС, даже при температуре поверхности земли l2 = — 45ºС, если поверхностная плотность теплового потока (потерн теплоты) от крышки коллектора к поверхности земли составляет q = 15 Вт/м2, коэффициент теплоотдачи от среды коллектора к его бетонной плоской крышке α1 = 25 Вт/(м2 ⋅К), коэффициент теплоотдачи от поверхности земли к воздуху α2 = 35 Вт/(м2 ⋅К). толщина бетонной крышки коллектора δ1 = 150 мм, коэффициент теплопроводности бетона λ1 = 0,28 Вт/ (м ∙ К) и ко¬эффициент теплопроводности земли λ2 = 0,66 Вт/(м ⋅К).

Вопросы

1. Приведите определение идеального и реального газа. Основные законы идеальных газов.
2. Какими основными параметрами характеризуется состояние рабочего тела? Приведите уравнения состояния идеального газа для 1 кг, m кг, 1 кмоль газа.
3. Приведите определение удельной газовой постоянной и универсальной газовой постоянной, в каких единицах они выражаются и физический смысл газовой постоянной.
4. Приведите определение удельной, объемной и мольной теплоемкостей. Истинная я средняя теплоемкости. Напишите уравнение количества теплоты через среднюю теплоемкость.
5. Что такое теплоемкость при постоянном давлении и теплоемкость при постоянном объеме? Почему теплоемкость газа при постоянном давлении больше теплоемкости при постоянном объеме?
6. Что понимается под внутренней энергией идеального и реального газов? Является ли внутренняя анергия функцией состояния или процесса?
7. Приведите уравнение работы в произвольном процессе я пока¬жите, что работа является функцией процесса.

8. Что такое термодинамическая система, равновесия и неравновесное состояния, равновесный и неравновесный процессы? Приведите определение обратимого и необратимого процессов.

9. Сформулируйте первый закон термодинамики и приведите его аналитическое выражение. Что называется энтальпией и как она определяется?
10. В чем сущность второго закона термодинамики? Приведите основные формулировки второго закона термодинамики.

11. Изобразите процесс парообразования рυ-диаграмме и объясните характерные линии, области я точки на полученной диаграмме.
12. Изобразите процесс парообразования в Ts- и is-диаграммах и объясните характерные линии и области на полученной диаграмме.
13. Что такое процесс дросселирования? Как изменяются параметры идеального и реального газа при дросселировании?
14. Изобразите на Тs- и is-диаграммах изохорный и изотермический процессы
превращения влажного насыщенного водяного пара в перегретый и приведите необходимые пояснения.
15. Приведите аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов в изолированной системе.
16. Почему цикл Карно является самым эффективным из всех возможных циклов в пределах одних и тех же температура.
17. Изобразите в pυ- и Тs-диаграммах цикл Ренкина. Какие суще¬ствуют методы повышения экономичности паротурбинной установки? Как определяется термический к.п.д. цикла Ренкина?
18. Изобразите в Тs-диаграмме идеальный цикл паровой компрессорной холодильной установки. Что такое холодильный коэффициент?
19. Изобразите в pυ- и Ts-диаграммах цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты и приведите описание этого цикла.
20. Какими основными, параметрами характеризуется цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты и как они определяются?
21. Как определяется средний температурный напор я поверхность теплопередачи в теплообменных аппаратах, а случаях прямотока и противотока?
22. Сформулируйте основной закон теплопроводности (закон Фурье)
и приведите его математическое выражение. Что называется температурным градиентом и коэффициентом теплопроводности и как они определяются?
23. Приведите основной закон конвективного теплообмена. Как определяется коэффициент теплоотдачи и от каких величия он зависит?
24. Приведите критериальные зависимости в общем виде для конвективного теплообмена при свободной и вынужденной конвекции.
25. Опишите сущность процесса лучистого теплообмена. Сформули¬руйте основные законы теплового излучения: Планка, Стефана — Больцмана и Кирхгофа.
26. В чем отличие излучение газов от излучения твердых тел? Для чего применяются экраны и какими свойствами они должны обладать?
27. Приведите выражения теплового потока для теплопроводности через плоскую я цилиндрическую однослойную и многослойную стенки.
28. Что называется теплопередачей? Приведите уравнение теплопередачи для плоской стенки. Объясните физический смысл коэффициента теплопередачи.
29. Какие существуют виды теплообмена между телами? Какие особенности каждого из этих видов? Как определить коэффициент теплопередачи однослойной плоской стенки?
30. Что называется теплообменным аппаратом? Приведите уравнение теплового баланса и теплопередачи теплообменных аппаратов. Как определяется среднелогарифмический температурный напор независимо от схемы «прямоток» или «противоток»?

Часть задач есть решенные, контакты

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2

1. Определить высшую теплоту сгорания рабочей массы, приведенную влажность, приведенную зольность, приведенную сернистостъ и тепловой эквивалент каменного угля марки А, если состав его рабочей массы: Ср = 63,8 %, Нр = 1,2 %, = 1,7 %, Nр = 0,6 %, Ор= 1,3 %, А* = 22,9 %, WР = 8,9 %.

2. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы каменного угля марки Г, если состав его горючей массы: Gг = 77 %, Нг = 5,7%, = 9,7%; Nг = 1,3%, Ог = 6,3%, зольность во сухой массе Ас = 33 % и влажность рабочая Wр = 6%.

3. Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы бурого угля марки Б2, если состав его рабочей массы: Ср = -28,7%, Нр = 2,2%, = 2,7%, Nр = 0,6%, Ор = 8,6%, Ар = 25,2 %, Wр = 32%.

4. Определить объем продуктов полного сгорания на выходе из топки, необходимый для сгорания 1 кг каменного угля марки К сос¬тав: Ср = 54,7 %, Нр = 3,3%, = 0,8%, Nр = 0,8%, Ор = 4,8%, Ар = 27,6%, Wр = 8,0%. Коэффициент избытка воздуха αт = 1,3.

5. Определить объем продуктов полного сгорания на выходе из топки, необходимый для сгорания 1 м3 природного газа состава: СО2 = 0,2 %, СН1 = 98,5%, С2Н6 = 0,2%, С3Н0 = 0,1 %, N2 = 1,0%. Коэффициент избытка воздуха в топке αг = 1,15.

6. Определить объем сухих газов и содержание СО1 и SO2 в них, получаемых при полном сгорании 1 кг бурого угля марки БЗ состава: Ср = 37,3%, Нр = 2,8%, = 1 %, Nр = 0,9%, Ор = 10,5%, Ар = 29,5%, Wр = 18,0%. Коэффициент избытка воздуха в топке αt = 1,3.

7. Определить объем сухих газов и содержание СО2 и SO2 в них, получаемых при полном сгорании 1 кг каменного угля марки Д состава: Ор = 58,7%, Нр = 4,2%, = 0,3%, Nр = 1,9%, Ор = 9,7%, Ар = 13,2%, Wр = 12,0%. Коэффициента избытка воздуха в топке αт = 1,3.

8. Определить энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха αт = 1, образовавшихся при полном сгорании 1 кг каменного угля марки А состава: Ср = 63,8%, Нр = 1,2%, = 1,7%, Nр = 0,6%, Ор = 1,3%, Ар = 22,9%, Wр = 8,9%, если известно, что температура газов на выходе из топки υг = 1100ºС.

9. Определить энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха αт = 1, образовавшихся при полном сгорании 1 м3 природного газа состава: СО2 = 0,2%, СН1 = 98,2%, С2Н4 = 0,4%, С3Н4 = 0,1%, С4Н10 = 0,1%, N2 = 1,0%, если известно, что температура газов на выходе из топки υг = 1100ºС.

10. Определить энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха αг = 1, образовавшихся при полном сгорании 1 кг бурого угля марки БЗ состава: Ср = 37,3%, Нр = 2,8%, = 1%, Hр = 0,9%, Ор = 10,5%, Ар = 29,5%, Wр = 18%, если известно, что температура газов на выходе из топки υг = 1000ºС.

11. В топке котла сжигается каменный уголь марки Т состава: Ср = 62,7%, Нр = 3,2%, = 2,8%; Nр = 0,9%, Ор = 1,7%, Ар = 23,8%, Wр = 5%. Определить (в кДж/кг и %) потери теплоты с уходящими из котлоагрегата газами, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом αул = 1,4, температура уходящих газов на выходе из последнего газохода υул = 160ºС, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода υг.ух = 4,95 м3/кг, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении = 1,415 кДж/(м3 ∙ К), температура воздуха в котельной t0 = 30ºС, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении ср.а = 1,297 кДж/(м3 ∙ К) и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 = 4%.

12. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 7,22 кг/с сжигается малосернистый мазут состава: Ор = 84,65%, Нр = 11,7%, = 0,3%, Ор = 0,3%, Ар = 0,05%, Wр = 3%. Определить (в %) теплоту, полезно использованную в котлоагрегате, если известны расход натурального топлива В = 0,527 кг/с, давление перегретого пара рпп = 1,4 МПа, температура перегретого пара tпп = 275ºС, температура питательной воды tп.в = 100ºС, непрерывная продувка Р = 4% и температура подогрева мазута tг = 90ºС.

13. В топке котла сжигается природный газ состава: СО1 = 0,2%, СН1 = 98,2%, С2Н6 = 0,4%, С3Н0 = 0,1%, С4Н10 = 0,1%, N2 = 1,0%. Определить (в %) потерю теплоты с уходящими из котлоагрегата газами, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом αух = 1,3, энтальпия продуктов сгорания lух = 3300 кДж/кг, температура воздуха в котельной tк = 30ºС, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении сро = 1,297 кДж/(м3 ∙ К) и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 = 4%.

14. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 5,6 кг/с сжигается бурый уголь марки БЗ состава: Ср = 37,3%, Нр = 2,8%, = 1,0%, Nр = 0,9%, Ср = 10,5%, Ар = 29,5%, Wр = 18%. Определить к.п.д. брутто котельного агрегата, если известны расход условного топлива Ву = 0,57 кг/с, давление перегретого пара рпп = 4 МПа, температура перегретого пара tпп = 450ºС, температура питательной воды tпп = 140ºС и величина непрерывной продувки Р = 4%.

15. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 3,9 кг/с сжигается природный газ состава: СО2 = 1,2%, СН4 = 91,9%, С2Н4 = 2,1%, С1Н0 = 1,3%, С4Н10 = 0,4%, С5Н10 = 0,1%, N2 = 3%. Определить расход натурального и условного топлива, если известны к.п.д. брутто котлоагрегата = 89%, давление перегретого пара рпп = 1,4 МПа, температура перегретого пара tпп = 280ºС, температура питательной воды tп.в = 100ºС и величина непрерывной продувки р = 3%.

16. В топке котельного агрегата паропроизводктельностыо D = 1,6 кг/с сжигается каменный уголь марки Д состава: Ср = 58,7%, Нр = 4,2%, = 0,3%, Nр = 1,9%, Ор = 9,7%, Ар = 13,2%, Wр = 12%. Определить к.п.д. брутто котлоагрегата расход натурального топлива и расчетный расход топлива, если известны давление перегретого пара рпп = 4 МПа, температура перегретого пара tпп = 450°С, температура питательной воды tп.в = 100°С, величина непрерывней продувки Р = 4 %, потери теплоты с уходящими газами qг = 6,5 %, потери теплоты от химической неполноты сгорания тодлиаа q3 = 0.5%, потерн теплоты от механической неполноты сгорания топлива — q4 = 4 % к потери теплоты в окружающую среду qс = 0,5%.

17. Определить площадь колосниковой решетки, которую необ¬ходимо установить над вертикально-водотрубным котлом паропроизводительностью D = 6,1 кг/с, работающим на каменном угле марки Т состава: Ср = 62,7%, Нр = 3,1%, = 2,8%, Nр = 0,9%, Ор = 1,7% Ар = 23,8% Wр = 5%, если известны давление перегретого пара рпп = 4 МПа, температура перегретого пара tпп = 430°С, температура питательной воды tпв = 140°С, к.п.д. брутто котлоагрегата = 88%, величина непрерывной продувки Р = 4 % и тепловое напряжение площади колосниковой решетки Q/R = 1150 кВт/м2.

18. Определить объем топочного пространства, предназначенного для вертикально-водотрубного котла паропроизводительностью D = 13,8 кг/с; при работе на каменном угле марки А состава: Ср = 63,8%, Нр = 1,2%, = 1,7%, Nр = 0,6%, Ор = 1,3%, Ар = 22,9%, Wр = 8,9%, если известны давление перегретого пара рпп = 1,4МПа, температура перегретого пара tпп = 280ºС, температура питательной воды tпв = 100ºС, к.п.д. брутто котлоагрегата = 87%, величина непрерывной продувки Р = 3% и тепловое напряжение топочного объема Q/Vт = 470 кВт/м3.

19. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 7,05 кг/с сжигается природный газ состава: СО2 = 0,8%, СН4 = 84,5%, С2Н6 = 3,8%, С3Н6 = 1,9%, С1Н10 = 0,9%, С4Н12 = 0,3%, N2 = 7,8%. Определить тепловое напряжение топочного объема и к.п.д. топки, если известны давление перегретого пара рпп = 1,4 МПа, температура перегретого пара tпп = 280ºС, температура питательной воды tп.в = 130ºС, к.п.д. брутто котлоагрегата = 90%, величина непрерывной продувки Р = 4%, объем топочного пространства Vт = 64м3, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q3 = 1,0% и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 = 1,0%.

20. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 2,5 кг/с сжигается каменный уголь марки Д состава: Ср = 58,7%, Нр = 4,2% = 0,3%, Nр = 1,9%, Ор = 9,7%, Ар = 13,2%, Wр = 12,0%. Определить тепловое напряжение площади колосниковой решетки и к.п.д. топки, если известны давление перегретого пара рпп = 4 МПа, температура перегретого пара tпп = 450ºС, температура питательной воды tпв = 140ºС, к.п.д. брутто котлоагрегата = 88%, величина непрерывной продувки р = 3%, площадь колосниковой решетки R = 12,0 м2, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q3 = 0,8% и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 = 4,2%.

21. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении р0 = 0,4 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 4 МПа, t0 = 250ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа. Определить поверхность охлаждения конденсатора, если известны расход конденсирующего пара Dк = 6 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) = 0,74, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) = 0,76, средний температурный напор в конденсаторе Δtср = 10ºС и коэффициент теплопередачи k = 4 кВт/(м2 ∙ К). Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

21. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении р0 = 0,3 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 4 МПа, t0 = 425ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа. Определить расход охлаждающей воды для конденсатора турбины, если известны внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) = 0,73, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) = 0,75, расход конденсирующего пара Dк = 7,5 кг/с, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор = 10ºС и температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора = 22ºС. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

23. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении р0 = 0,2 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 3,5 МПа, t0 = 435ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 3,5 кПа. Определить расход охлаждающей воды для конденсатора турбины, если известны расход конденсирующего пара Dк = 7,0 кг/с, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор = 11ºС температура выходящей воды на 5ºС ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе и внутренние относительные к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого давления (после отбора) = 0,78. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

24. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении рп = 0,2 МПа работает при начальных параметрах пара р0 = 3,5 МПа, t0 = 435ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа. Определить количество теплоты, отдаваемой конденсирующим паром в конденсаторе турбины, если известны расход конденсирующего пара Dк = 8,5 кг/с и внутренние относительные к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого давления (после отбора) = = 0,8. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

25. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара р0 = 4 МПа, t0 = 430ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа, имеет один промежуточный отбор пара при давлении рп = 0,4 МПа. Определить эффективную мощность турбины, если известны расход пара на турбину D = 8 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) = 0,74, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) = 0,76, механический к.п.д. турбины η0i = 0,98 и доля расхода пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство αа = 0,5. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

26. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара р0 = 3 МПа, t0 = 380ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 3,5 кПа, обеспечивает отбор пара Dа = 5 кг/с, при давлении ра = 0,4 МПа. Определить расход пара на турбину, если известны эффективная мощность турбины Nе = 8000 кВт, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого давления (после отбора) = = 0,79, и механический к.п.д. турбины ηм = 0,98. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

27. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара р0 = 3,5 МПа, t0 = 350ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа, обеспечивает отбор пара Dа = 4 кг/с, при давлении ра = 0,4 МПа. Определить удельный эффективный расход пара на турбину, если известны эффективная мощность турбины Nе = 6000 кВт, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) = 0,78, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) = 0,79, и механический к.п.д. турбины ηм = 0,98. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

28. Конденсационная турбина, работающая при начальных параметрах пара р0 = 3 МПа, t0 = 420ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 4 кПа, имеет один промежуточный отбор пара при давлении рп = 0,4 МПа. Определить электрическую мощность турбогенератора, если известны расход пара на турбину D = 10 кг/с, внутренние относительные к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого давления (после отбора) = = 0,78, механический к.п.д. турбины ηм = 0,8, к.п.д. электрического генератора ηг = 0,98 и доля расхода пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство, αп = 0,4. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

29. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара р0 = 4 МПа, t0 = 425ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 3,5 кПа, обеспечивает отбор пара Dп = 6 кг/с, при давлении рп = 0,3 МПа. Определить эффективную мощность турбины, если известны расход пара на турбину D = 12 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) = 0,74, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) = 0,75, и механический к.п.д. турбины ηм = 0,98. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

30. Конденсационная турбина, работающая при начальных параметрах пара р0 = 3 МПа, t0 = 380ºС и давлении пара в конденсаторе рк = 3 кПа, имеет один промежуточный отбор пара при давлении рп = 0,5 МПа. Определить количество пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство, если известны эффективная мощность турбины N0 = 5400 кВт, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) = 0,73, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) = 0,75, расход пара на турбину D = 9 кг/с и механический к.п.д. турбины ηм = 0,98. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

Вопросы

1. Составы твердого, жидкого и газообразного топлива. Какие элементы топлива являются горючими, а какие внутренним и внешним балластом? Как определить состав горючей массы топлива, зная состав рабочей массы?
2. Что называют теплотой сгорания топлива? Как определяют теп¬лоту сгорания топлива экспериментальным путем?
3. Что такое приведенная влажность Wпр приведенная зольность Авр в приведенная сернистость Sвр топлива и как их определяют? При каких значениях Wвр и Авр топлива считают маловлажными и малозольными?
4. Что называют высшей и низшей теплотой сгорании топлива? Как определить значение низшей теплоты сгорания для твердого, жидкого я газообразного топлива аналитическим путем? Как по известному значению низшей теплоты сгорания определить значение высшей теплоты сгорания топлива?
5. Какое топливо называют условным? Как осуществляется пересчет расхода натурального топлива на условное? Что такое тепловой эквива¬лент топлива и как его определяют?
6. Как определяют теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг твердого, жидкого и 2 м3 газообразного топлива? Что называют коэффициентом избытка воздуха и каковы его значения для различных видов топлива?
7. Состав продуктов сгорания топлива. Какие газы содержатся в продуктах полного и неполного сгорания топлива?
8. Как определяют энтальпию продуктов сгорания, воздуха и золы?
9. Что называют теоретической температурой горения топлива и как ее определяют?
10. Изобразите Id-дкаграмму для продуктов сгорания и опишите ее назначение.
11. Изобразите схему котельного агрегата с естественной циркуля¬цией воды и приведите ее описание.
12. Приведите схемы и дайте краткую характеристику слоевого и факельного способов сжигания топлива.
13. Тепловые характеристики слоевых и камерных топок и их определение.
14. Опишите назначение, устройство и принцип действия водяного экономайзера.
15. Опишите назначение, устройство и принцип действия пароперегревателя и воздухоподогревателя.
16. Какие процессы протекают в котельном агрегате при превра¬щении в нем воды в перегретый пар? Как называют поверхности нагрева в которых происходят эти процессы?
17. Приведите уравнение теплового баланса котельного агрегата и объясните, как определяют составляющие теплового баланса.
18. Чем характеризуется экономичность котельной установки? Как определяют коэффициент полезного действия брутто котельного агре¬гата?
19. Потеря теплоты с уходящими из котельного агрегата газами, ее определение. Основные меры по ее уменьшению.
20. Как определяют расход натурального топлива и расчетный расход топлива в котельном агрегате?
21. Основные преимущества паровых турбин перед другим в тепловыми двигателями. Что называют активными я реактивными ступенями паровой турбины?
22. Изобразите в is-диаграмме действительный процесс расширения вара в одноступенчатой активной паровой турбине и опишите принцип ее действия.
23. Изобразите is-диаграмме действительный процесс расширения пара в одноступенчатой реактивной паровой турбине к опишите прин¬цип ее действия. Что называют степенью реактивности ступени турбины?
24. Чем характеризуется экономичность паровой турбины? Как определяют внутренний относительный к.п.д. паровой турбины?
25. Что называют эффективной мощностью паровой турбины и как ее определяют? Приведите формулы для определения секундного рас¬хода пара на конденсационную турбину с отбором пара.
26. Изобразите схему поверхностного конденсатора паровой турбины и опишите его назначение, устройство и принцип действия.
27. Приведите уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи конденсатора паровой турбины. Как определить поверхность охлаждения конденсатора?
28. Изобразите принципиальную схему конденсационной электростанции (КЭС) и опишите ее устройство и принцип действия.
29. Изобразите принципиальную схему теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и опишите ее устройство и принцип действия.
30. Чем оценивается экономичность работы электрической станции? Как определяют к.п.д. брутто КЭС и ТЭЦ?

Часть задач есть решенные, контакты

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

Основы гидравлики и гидропривода РМ.МАДИ.2

РМ.МАДИ.2

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задача №1

Определить показание прибора (манометра или вакуумметра), установленного на глубине h, если абсолютное давление на свободной поверхности в баке p0, плотность жидкости ρ.

Построить эпюру избыточного гидростатического давления на боковую стенку резервуара

1

Задача №2

Определить показания манометра pм, если усилие на поршень равно P, расстояние поршня диаметром d1 от манометра составляет h1, расстояние между поршнями диаметрами d2 и d3 равно h2. Отношение плотности жидкостей в цилиндрах ρмв, где ρв – плотность воды.

2

Задача №3

Определить силу давления S, на которую должно быть рассчитано устройство квадратной крышки размерами a × a, вращается вокруг оси О, если показания манометра pм, глубина погружения под уровень оси b, жидкость – вода.

3

 

Задача №4

Построить эпюру распределения гидростатического давления воды на цилиндрическую поверхность ABC, эпюры горизонтальной и вертикальной составляющих на эту поверхность. Определить силу гидростатического давления воды P на поверхность ABC и центр давления, если радиус цилиндрической поверхности равен r, длина образующей цилиндра L, точка А находится на глубине h.

4

Задача №5

Определить показания манометра, если расход воды в трубопроводе переменного сечения с диаметрами участков d1 = 90 мм и d2 = 120 мм, длинами l1 = 50 м и l2 = 60 м равен Q= 50 л/с, напоры в баках h1 = 1,9 м и h2 = 1,4 м, коэффициент сопротивления входа ξвх = 0,5, задвижки ξз = 1,3, выхода ξвых= 1,0, эквивалентная шероховатость материала трубопровода Δ = 0,6.

Задача №6

Определить напор, развиваемый насосом 1 в системе охлаждения ДВС при расходе Q, если диаметр d подводящего 3 и отводящего 7 шлангов, их длина l1 и l2, количество изгибов шлангов n, диаметр трубок радиатора dт, их длина lт, их количество N, коэффициент кинематической вязкости охлаждающей жидкости ν. Принять следующие значения коэффициентов местных сопротивлений: на вход в верхний бачок 4 ξ1 = 1,0, на вход в трубу ξ2 = 0,5, на выходе из трубки в нижний бачок 6 ξ3 = 1,0, на выход из нижнего бачка ξ4 = 0,5, изгиба ξиз = 0,2. Коэффициент сопротивления термостата 8 ξт, рубашки двигателя 2 ξр, эквивалентная шероховатость шлангов Δш, трубки радиатора Δт.

Купить задачу 6 (вариант 5)

Задача №7

Определить усилие на штоке гидроцилиндра системы объемного гидропривода при равномерном движении штока вправо и мощностью гидроцилиндра, если масло от насоса производительностью Q, при давлении pн, создаваемый на выходе из насоса, подается в поршневую полость силового цилиндра. Заданы диаметр поршня D и штока d, размеры поршневой магистрали d2l2d3l3, сливной магистралиd4l4, плотность масла ρ, коэффициент кинематической вязкости ν, механический КПД силового цилиндра ηм, коэффициенты местных сопротивлений: распределителя ζр, поворота ζп, входа в гидроцилиндр ζвх, выхода из гидроцилиндра ζв.ц., выхода в сливной бак ζв.с., Δэ. Построив теоретическую характеристику насоса совместно с характерностью клапана, по ней найти расход, поступающий в систему, учитывая, что расчетная величина латентна предохранительного клапана p0, характеристика клапана pкл = p0 + 0,01Qкл, где p0 дано в МПа, Q в см3/с.

7

Купить задачу 7 (вариант 5)

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Гидравлика Р.173

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

Задача №1

№1-1

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

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

2) Построить эпюру давления.

1.1

№1-2

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

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

2) Построить эпюру давления

1.2

№1-3

Дано: h = 1 м, D = 1 м, жидкость вода ρ = 100 кг/м3

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

2) Построить эпюру давления

1.3

№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 = 100 кг/м3

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

2) Построить эпюру давления

1.5

Задача №2

№2-1

Дано: Q = 3 л/с, d = 0,05 м, Δ = 0,5 мм

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3

ν = 1 · 10-6 м2

Определить: давление: Ризб

2.1

№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

2.2

№2-3

Дано: Н = 10 м, Δ = 0,5 мм

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

Определить: d

2.3

№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

№2-5

Дано: Н = 1 м, d = 0,05 м, Δ = 0,4 мм, D = 0,15 м

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3

ν = 1 · 10-6 м2

Определить: расход Q

2.5

Задача №3

№3-1

Дано: dв = 0,04 м; dн = 0,03 м, Δ = 0,3 мм

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3

ν = 1 · 10-6 м2

Характеристику насоса

Найти рабочую точку насоса и его мощность.

3_1

 

№3-2

Дано: dв = 0,05 м; dн = 0,04 м, Δ = 0,4 мм

Жидкость – вода, ρ = 1000 кг/м3

ν = 1 · 10-6 м2

Характеристику насоса см. в задаче № 3-1

Найти рабочую точку насоса и его мощность.

3.2

№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.

3.3

№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