Гидравлика и гидрология 2014 ДВГУПС.8

Помощь он-лайн только по предварительной записи

РХ.ДВГУПС.8

Есть готовые решения этих задач, контакты

 Задача 1

Подпорная стенка прямоугольной формы имеет высоту H, ширину b (рис. 8.1), плотность кладки ρкл. Глубина воды перед стенкой h, плотность воды ρв = 1000 кг/м3; ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2.

Требуется определить:

  1. Силу избыточного гидростатического давления на 1 погонный метр длины стенки, предварительно построив эпюру гидростатического давления.
  2. Положение центра давления.
  3. Запас устойчивости k подпорной стенки на опрокидывание.

8.1

Стоимость: 150 руб

Задача 2

Определить давление p2, если расход, протекающий по трубопроводу Q, диаметры труб d1 и d2 и давление в начале трубопровода p1. Схема трубопровода приведена на рис. 8.2.

8.2

Стоимость: 120 руб

Задача 3

Из открытого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по стальному трубопроводу (эквивалентная шероховатость Δэ = 0,1 мм), состоящего из труб различного диаметра d и различной длины L, вытекает в атмосферу вода, расход которой Q, температура t °C (рис. 8.3). Коэффициент кинетической энергии принять равным 1,1.

Требуется:

  1. Определить скорость движения воды и потери напора (по длине и местные) на каждом участке трубопровода.
  2. Установить величину напора Н в резервуаре.
  3. Построить напорную и пьезометрическую линии, с соблюдением масштаба.

8.3

Стоимость: 180 руб

Задача 4

Требуется определить нормальную глубину и среднюю скорость движения воды в канале трапецеидального поперечного сечения (см. рис. 8.5) для заданных расхода воды Q, ширина канала по дну b, коэффициента откоса m, уклона дна канала i и материала стенок канала.

8.5

Стоимость: 120 руб

Задача 6

Поперечное сечение канала трапецеидального поперечного сечения гидравлически наиболее выгодное (см. рис. 8.5). Движение воды в канале равномерное. Заданы расход воды Q, коэффициент откоса m, уклон дна канала i и материал стенок канала.

Требуется:

1) определить глубину воды в канале h0 и ширину канала по дну b;

2) найти среднюю скорость движения воды в канале.

8.5

Стоимость: 150 руб

Задача 9

Для пропуска воды под железнодорожным полотном проектируется малый однопролетный мост, имеющий прямоугольное отверстие. Дно русла в пределах пролета моста укрепляется каменной наброской. Расход воды Q. Бытовая глубина hб. Для моста с конусами коэффициент сжатия струи ε = 0,9, коэффициент скорости φ = 0,93.

  1. Определить ширину отверстия моста.
  2. Найти глубину воды перед мостом при пропуске через отверстие заданного расхода.

8.11

Стоимость: 120 руб

Есть готовые решения этих задач, контакты


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

Гидравлика Р.185

Р.185

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задача

Определить расход воды Q в трубе диаметром d1 = 250 мм, имеющее плавное сужение до диаметра d2 = 125 мм, если показания пьезометров: до сужения h1 = 50 см, а в сужении h2 = 30 см (см. рис.). Температура воды t = 20 °С. Потерями давления в задаче можно пренебречь.

К задаче

Стоимость: 150 руб

Задача 1

Для определения толщины солевых отложений в трубопроводе с внутренним диаметром d = 400 мм и длиной l = 250 м внутрь трубы подают (или выпускают) воду объемом ΔV = 5,5 л (модуль упругости воды Е = 2,1 · 109 Па), в результате чего давление в трубе изменяется (возрастает или уменьшается) с p1 = 1 · 106 Па до p2 = 6 · 105 Па (см. рис.). Определить толщину солевых отложений δотл, мм. Условно считают, что солевые отложения распределены равномерно по внутренней поверхности трубы. Деформацией стенок трубы и солевых отложений при изменении давления пренебрегают

Рис. 1

Стоимость: 90 руб

Задача 2

К резервуару с жидкостью (см. рис.) плотностью ρ = 1000 кг/м3 подсоединен U-образный мановакуумметр, «ноль» шкалы которого расположен ниже точки подсоединения на расстояние а = 1,5 м. Мановакуумметр заполнен жидкостью плотностью ρм = 13600 кг/м3. Определить манометрическое давление рм, кПа, в точке подсоединения мановакуумметра, если h = 130 мм

Рис. 2

Стоимость: 60 руб

Задача 3

Расход воды Q = 15 л/с подается по трубе некруглого сечения, коэффициент гидравлического трения которой λ = 0,035. Известно, что сечение – прямоугольное со сторонами a = 0,2 м и b = 0,3 м. Определить потери напора по длине Δhл на прямолинейном участке трубы длиной l = 18 м.

Стоимость: 90 руб

Задача 4

В стальном трубопроводе системы горячего водоснабжения (см. рис.) диаметром d = 0,0125 м и длиной l = 100 м движется вода со скоростью w = 0,5 м/с. На трубопроводе имеются два поворота на угол α = 90° и пробковый кран. Определить потери давления Δpпот, Па, в трубопроводе. Известно, что абсолютная шероховатость стальной трубы kэ = 0,5 мм. Кинематическая вязкость движущегося потока воды ν = 0,55 · 10-6 м2/с.

Рис. 4

Стоимость: 120 руб

Задача 5

Определить расход воды Q в трубе диаметром d1 = 250 мм, имеющее плавное сужение до диаметра d2 = 125 мм, если показания пьезометров: до сужения h1 = 50 см; в сужении h2 = 30 см (см. рис.). Температура воды t = 20 °C. Потерями давления в задаче можно пренебречь.

Рис. 5

Стоимость: 120 руб

ТЕСТ

1) Коэффициент объемного сжатия  определяется по формуле:

а)  Тест1 ;

б)   Тест1-1 ;

в)   Тест1-2 ;

г)   Тест1-3 .

2) Вакуум в баке над свободной поверхностью воды . Чему равно избыточное давление на глубине?

а) 0,05 МПа;

б) 0,5 МПа;

в) 0,15 МПа;

г) 1,5 МПа.

3) В U-образную трубку налита вода и бензин. Определить плотность бензина, если hб = 500, hв = 350 мм. Капиллярный эффект не учитывать.

а) 500 кг/м3;

б) 700 кг/м3;

в) 1000 кг/м3;

г) 1200 кг/м3.

Тест3

4) Определить температурный коэффициент объемного расширения воды βt, если при увеличении температуры с 5 до 15°С объем воды, равный 8000 л, увеличился на 6 л.

а) 7,5 · 10-5С-1;

б) 11,5 · 10-5С-1;

в) 14,5 · 10-5С-1;

г) 21,5 ·10-5С-1.

5) Уравнение неразрывности течений имеет вид:

а)  Тест5-1 ;

б)  Тест5-2 ;

в)  Тест5-3 ;

г) Тест5-4.

6) В каких единицах измерения СИ измеряется коэффициент кинематический вязкости ν?

а) м2/с;

б) кг · м;

в) Па · с;

г) Н/м3.

7) Чему равно избыточное давление в жидкости, создаваемое поршнем, если на него действует сила 1 кН? Плотность контакта поршня с жидкостью при этом равна 100 см2.

а) 0,1 МПа;

б) 1 МПа;

в) 10 МПа;

г) 1,1 МПа.

8) Укажите на рисунке напорный трубопровод.

а) 1 + 2;

б) 3 + 4;

в) 1;

г) 3.

Тест8

9) В цилиндрический бак диаметром D = 2 м до уровня Н = 1,5 налита вода и бензин. Уровень воды в пьезометре ниже уровня бензина на h = 300 мм. Определить вес находящегося в баке бензина, если ρб = 700 кг/м3.

а) 16 кН;

б) 18 кН;

в) 20 кН;

г) 22 кН.

Тест9

10) Жидкость вытекает из открытого бака в атмосферу через круглое отверстие, расположенное на глубине 5 м от свободной поверхности. Чему равна при этом скорость истечения жидкости, если коэффициент скорости φ = 0,9?

а) 9 м/с;

б) 3 м/с;

в) 6 м/с;

г) 12 м/с.

11) Формула Тест11 требуется для определения:

а) массового расхода потока;

б) потерь давления в местных сопротивлениях;

в) гидростатического напора;

г) линейных потерь давления.

12) При протекании минерального масла по трубе касательное напряжение на внутренней поверхности трубы τ = 2 Па. Найти кинематическую вязкость масла, если скорость в трубе изменяется по закону w = 35у – 380 у2, а плотность масла ρ = 883 кг/м3.

а) 0,11 · 10-4 м2/с;

б) 0,44 · 10-4 м2/с;

в) 0,53 · 10-4 м2/с;

г) 0,65 · 10-4 м2/с.

du/dt = 35 – 760y; так как на внутренней поверхности трубы y = 0,

μ = τ/(du/dt) = 2/35 = 0,057

ν = μ/ρ = 0,057/883 = 0,65 · 10-4

13) Чему равно гидростатическое давление в точке А?

а) 2 кПа;

б) 20 кПа;

в) 22 кПа;

г) 7 кПа.

Тест13

14) Сила гидростатического давления на цилиндрическую боковую поверхность по оси 0Х равна:

а)  Тест14;

б)  Тест14-1;

в)  Тест14-2;

г)  Тест14-3.

Тест14-4

15) Уровень воды в трубке Пито поднялся на высоту 15 см. Чему равна скорость жидкости в трубопроводе?

а) 0,17 м/с;

б) 1,22 м/с;

в) 1,73 м/с;

г) 11,54 м/с.

16) Сосуд с жидкостью движется горизонтально с продольным ускорением а = 10 м/с2. Чему равен угол наклона открытой поверхности жидкости в сосуде по отношению к горизонту?

а) 30°;

б) 45°;

в) 60°;

г) 00°.

17) Число Рейнольдса определяется по формуле:

а)  Тест17-1;

б)  Тест17-2;

в)  Тест17-3;

г)  Тест17-4.

18) По какой формуле определяется коэффициент гидравлического трения для ламинарного режима?

а)  Тест18-1;

б)  Тест18-2;

в)  Тест18-3;

г)  Тест18-4.

19) Вода подается по трубе диаметром d = 50 мм. В трубе установлен гидродроссель, коэффициент местных гидравлических потерь которого ζ = 15. Чему равны потери давления в этом гидродросселе, если расход воды Q = 20 л/с?

а) 1,5 МПа;

б) 0,15 МПа;

в) 0,077 МПа;

г) 0,77 МПа.

20) На каком рисунке изображен конфузор?

а) а;

б) б;

в) в;

г) г.

Тест20

21) Жидкость заполняет бак по двум трубопроводам одинаковой длины l, соединенным параллельно. Одна труба имеет внутренний диаметр d1 = 20 мм, другая d2 = 40 мм. Суммарный расход жидкости, поступающей в бак по обоим трубопроводам, QΣ = 0,17 м3/мин. Чему равен расход жидкости по трубе диаметром d2, если учитывать только потери на трение по длине? Режим течения жидкости считать ламинарным.

а) 0,11 м3/мин;

б) 0,13 м3/мин;

в) 0,14 м3/мин;

г) 0,21 м3/мин.

При параллельном соединении потери равны, получаем

Q1 = (d1/d2)3 Q2;  QΣ = Q1 + Q2.

22) В каком случае давление струи на площадку будет максимальным?

а) а;

б) б;

в) в;

г) г.

Тест22

23) Вода подается по трубе диаметром d = 50 мм и длиной l = 10 м с расходом Q = 0,02 м3/ч. Чему равны потери напора на трение по длине, если коэффициент потерь на трение (коэффициент Дарси) λ = 0,03?

а) 15 м;

б) 32 м;

в) 18 м;

г) 24 м.

24) Живое сечение обозначается символом:

а) μ;

б) ρ;

в) λ;

г) ω.

25) Распределение скорости в поперечном сечении потока жидкости с коэффициентом динамической вязкости η = 0,05Н · с/м2 соответствует выражению w = 20 у – 0,5 у2. Определить максимальное тангенциальное напряжение трения τmax.

а) 0,5 Па;

б) 0,7 Па;

в) 1,0 Па;

г) 1,2 Па.

Стоимость ответов на тесты: 700 руб

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Техническая термодинамика ТТ.137 МСХА

ТТ.137 (Техническая термодинамика)

Часть задач есть решенные, контакты

УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

1. Баллон с кислородом емкостью 20 л находится под давлением 10 МН/м2 при 15°С. После израсходования части кислорода давление понизилось до 7,6 МН/м2, а температура упала до 10°С. Определить массу израсходованного кислорода.

2. Для автогенной сварки привезен баллон кислорода вместимостью (10 + 10n) л. Определить массу кислорода, если его давление р = 12 МН/м2 и температура t = 16°С.

3. Какова будет плотность окиси углерода при 20°С и 710 мм рт. ст., если при 0°С и 760 мм рт. ст. она равна 1,251 кг/м3?

4. Какой объем будут занимать (10 + 3n) кг воздуха при давлении р = 0,44 МН/м2 и температуре t = 18°С?

5. Какой объем займет 1 кмоль газа при р = 2 Мн/м2 и t = 200°С?

6. Какой объем занимает 1 кг азота при температуре 70°С и давлении 0,2 МН/м2?

7. Масса пустого баллона для кислорода емкостью 50 л равно 80 кг.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

1. В закрытом сосуде емкостью V = 0,6 м3 содержится азот при давлении (абсолютном) p1 = 0,5 МПа и температуре t1 = 20°C. В результате охлаждения сосуда азот, содержащийся в нем, теряет (105 + n) кДж. Принимая теплоемкость азота постоянной, определить, какие давление и температура устанавливаются в сосуде после охлаждения.

2. В закрытом сосуде емкостью V = 0,6 м3 содержится воздух при давлении р1 = 5 бар и температуре t1 = 20°С. В результате охлаждения сосуда воздух, содержащийся в нем, теряет 105 кДж. Принимая теплоемкость воздуха постоянной, определить, какое давление и какая температура устанавливаются после этого в сосуде.

3. В закрытом сосуде емкостью V = 300 л содержится 3 кг воздуха при давлении p1 = 8 ат и температуре t1 = (20 + n)°C. Определить давление и удельный объем после охлаждения воздуха до 0°C.

4. В закрытом сосуде заключен газ при давлении р1 = 28 бар и температуре t1 = 120°С. Чему будет равно конечное давление р2 если температура упадет до t2 = 25°С?

5. В закрытом сосуде заключен газ при разрежении p1 = 6,7 кПа и температуре t1 = (70 + n)°C. Показания барометра – 742 мм рт. ст. До какой температуры нужно охладить газ при том же атмосферном давлении, чтобы разрежение стало p2 = 13,3 кПа?

6. В закрытом сосуде заключен газ при разрежении р1 = 50 мм рт. ст. и температуре t1 = 70°С. Показание барометра – 760 мм рт. ст. До какой температуры нужно охладить газ, чтобы разрежение стало равным р2 = 100 мм рт. ст.

7. В закрытом сосуде находится газ при разрежении р1 = 20 мм рт. ст. и температуре t1 = 10°С. Показание барометра – 750 мм рт. ст. После охлаждения газа разрежение стало равным 150 мм рт. ст. Определить конечную температуру газа t2.

8. В цилиндре диаметром 400 мм содержится 80 л воздуха при давлении р1 = 2,9 бар и температуре t1 = — 15°С. Принимая теплоемкость воздуха постоянной, определить, до какой величины должна увеличиться сила, действующая на поршень, чтобы последний оставался неподвижным, если к воздуху подводятся 20 ккал тепла.

9. Газ при давлении р1 = 10 бар и температуре t1= 20°С нагревается при постоянном объеме до t2 = 300°С. Определить конечное давление газа.

10. До какой температуры нужно охладить 0,8 м3 воздуха с начальным давлением 3 бар и температурой 15°С, чтобы давление при постоянном объеме понизилось до 1 бар? Какое количество тепла нужно для этого отвести? Теплоемкость воздуха принять постоянной.

11. Сосуд объемом 60 л заполнен кислородом при давлении р1 = 125 бар. Определить конечное давление кислорода и количество сообщенного ему тепла (в кДж и ккал), если начальная температура кислорода t1 = 10°С, а конечная t2 = 30°С. Теплоемкость кислорода считать постоянной.

12. Сосуд емкостью 90 л содержит углекислый газ при абсолютном давлении 0,8 МПа и температуре 30°C. Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить газу при v = const, чтобы давление поднялось до (1,6 + 0,1n) МПа. Теплоемкость газа считать постоянной.

13. 2 м3 воздуха с начальной температурой t1 = 15°С расширяются при постоянном давлении до 3 м3 вследствие сообщения газу 837 кДж тепла. Определить конечную температуру, давление газа в процессе и работу расширения.

14. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть (2 + 0,1n) м3 воздуха при постоянном избыточном давлении 2 ат от t1 = 120°C до t2 = (450 + 10n)°C? Какую работу при этом совершит воздух? Атмосферное давление принять равным 750 мм рт. ст., учесть зависимость теплоемкости от температуры.

15. Воздух охлаждается от t1 = (1000 + 30n)°C до t2 = 100°C в процессе с постоянным давлением. Какое количество теплоты теряет 1 кг воздуха?

16. В установке воздушного отопления внешний воздух при t1 = — 15°С нагревается в калорифере при р = const до 60°С. Какое количество тепла надо затратить для нагрева 1000 м3 наружного воздуха? Теплоемкость воздуха считать постоянной. Давление воздуха принять равным 760 мм рт. ст.

17. В цилиндре диаметром 60 см содержится 0,41 м3 воздуха при р = 2,5 бар и t1 = 35°С. По какой температуры должен нагреваться воздух при постоянном давлении, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 40 см?

18. В цилиндре находится воздух при давлении р = 5 бар и температуре t1 = 400°С. От воздуха отнимается тепло при постоянном давлении таким образом, что в конце процесса устанавливается температура t2 = 0°С. Объем цилиндра, в котором находится воздух, равен 400 л. Определить количество отнятого тепла, конечный объем, изменение внутренней энергии и совершенную работу сжатия. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

19. Воздух, выходящий из компрессора с температурой 190°С, охлаждается в охладителе при постоянном давлении р = 5 бар до температуры 20°С. При этих параметрах производительность компрессора равна 30 м3/ч. Определить часовой расход охлаждающей воды, если она нагревается на 10°С.

20. Воздух в количестве 5 м3 при абсолютном давлении р1 = 0,3 МПа и температуре t1 = 25°С нагревается при постоянном давлении до t2 = (100 + 2n)°С. Определить количество теплоты, подведенной к воздуху, считая С = const.

21. К 1 м3 воздуха, находящемуся в цилиндре со свободно движущимся нагруженным поршнем, подводится при постоянном давлении 335 кДж тепла. Объем воздуха при этом увеличивается до 1,5 м3. Начальная температура воздуха равна 15°С. Какая устанавливается в цилиндре температура и какова работа расширения? Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

22. Какое количество тепла необходимо затратить, чтобы нагреть 2 м3 воздуха при постоянном избыточном давлении р = 2 бар от t1 = 100°С до t2 = (200+ 10n)°С? Какую работу при этом совершит воздух? Давление атмосферы принять равным 760 мм рт. ст.

23. На отходящих газах двигателя мощностью N = 2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит 60 000 м3/ч воздуха при температуре t1 = 15°С и давлении р = 1,01 бар. Температура воздуха после подогревателя равна 75°С. Определить, какая часть тепла топлива использована в подогревателе? Коэффициент полезного действия двигателя принять равным 0,33. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.

24. Определить количество тепла, необходимое для нагревания 2000 м3 воздуха при постоянном давлении р = 5 бар от t1 = 150°С до t2 = (200 + 10n)°С. Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.

25. В установке воздушного отопления внешний воздух при t1 = – 15°C нагревается в калорифере при p = const до 60°C. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания (1000 + 10n) м3 наружного воздуха? Давление воздуха считать равным 755 мм рт. ст. Теплоемкость воздуха считать постоянной.

26. Уходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов tг1 = 300°C, конечная tг2 = (160 – n)°C; расход газов равен (900 + 10n) кг/ч. Начальная температура воздуха составляет tв1 = 15°C, а расход его равен (800 + 10n) кг/ч. Определить температуру нагретого воздуха tв2, если потери тепла в воздухоподогревателе составляет 4%. Средние теплоемкости (cpm) для газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кг.К).

27. 0,5 м3 кислорода при давлении р1 = 10 бар и температуре t1 = 30°С сжимаются изотермически до объема в 5 раз меньше начального. Определить объем и давление кислорода после сжатия, работу сжатия и количество тепла, отнятого у газа.

28. 1 кг воздуха при температуре t1 = 30°С и начальном давлении р1 = 1 бар сжимается изотермически до конечного давления р2 = 10 бар. Определить конечный объем, затрачиваемую работу и количество тепла, отводимого от газа.

29. 10 кг воздуха при давлении р1 = 1,2 бар и температуре t1 = 30°С сжимаются изотермически; при этом в результате сжатия объем увеличивается в 2,5 раза. Определить начальные и конечные параметры, количество тепла, работу и изменение внутренней энергии.

30. 8 м3 воздуха при р1 = 0,9 бар и t1 = 20°С сжимаются при постоянной температуре до 8,1 бар. Определить конечный объем, затраченную работу и количество тепла, которое необходимо отвести от газа.

31. В воздушный двигатель подается 0,0139 м3/с воздуха при р1 = 5 бар и t1 = 40°С. Определить мощность, полученную при изотермическом расширении воздуха в машине, если р2 = 1 бар.

32. Воздух в количестве 0,5 кг при р1 = 5 бар и t1 = 30°С расширяется изотермически до пятикратного объема. Определить работу, совершаемую газом, конечное давление и количество тепла, сообщаемого газу.

33. Воздух при давлении р1 = 1 бар и температуре t1 = 27°С сжимается в компрессоре до р2 = 35 бар. Определить величину работы L, затраченной на сжатие 100 кг воздуха, если сжатие производится изотермически.

34. Воздуху в количестве 0,1 м3 при р1 = 10 бар и t1 = 200°С сообщается 126 кДж тепла; температура его при этом не изменяется. Определить конечное давление р2, конечный объем V2 и получаемую работу L.

35. При изотермическом сжатии 0,3 м3 воздуха с начальными параметрами р1 = 10 бар и t1 = 300°С отводится 500 кДж тепла. Определить конечный объем V2 и конечное давление р2.

36. При изотермическом сжатии 2,1 м3 азота, взятого при р1 = 1 бар, от газа отводится 335 кДж тепла. Определить конечный объем V2, конечное давление р2 и затраченную работу L.

37. Воздух в количестве (1 + n) кг при температуре t1 = 30°C и начальном давлении p1 = 0,1 МПа изотермически сжимается до конечного давления p2 = (1 + 0,1n) МПа. Определить конечный объем, затрачиваемую работу изменения объема и количество теплоты, отводимой от газа.

38. Воздух в количестве (12 + n) кг при температуре t = 27°C изотермически сжимается до тех пор, пока давление не становится равным 4 МПа. На сжатие затрачивается работа L = – (6 + 0,2n) МДж. Найти начальные давление и объем, конечный объем и теплоту, отведенную от воздуха.

39. Воздух в количестве 0,5 кг изотермически расширяется от давления p1 = 100 ат до p2. Определить давление p2, работу и отведенную теплоту, если v2/v1 = (5+n) и t1 = 30°C.

40. В идеально охлаждаемом компрессоре происходит изотермическое сжатие углекислого газа. В компрессор поступает (700 + 10n) м3/ч газа (приведенного к нормальным условиям) при p1 = 0,095 МПа и t1 = 47°C. Давление за компрессором p2 = 0,8 МПа. Найти теоретическую мощность приводного двигателя N (кВт) и теоретический расход M охлаждающей компрессор воды (в кг/ч), если она нагревается в системе охлаждения на Δt = 15°C.

41. 0,8 м3 углекислого газа при температуре t1 = 20°С и давлении р1 = 7 бар адиабатно расширяются до трехкратного объема. Определить конечные параметры р2 и t2 и величину полученной работы L (k принять равным 1,28).

42. 1 кг воздуха при начальной температуре t1 = 100 кг и давлении р1 = 1 бар сжимается адиабатно до конечного давления р2 = 10 бар. Определить конечный объем, конечную температуру и затрачиваемую работу.

43. 1 кг воздуха при начальной температуре t1 = 30°С и давлении р1 = 1 бар сжимается адиабатно до конечного давления р2 = 10 бар. Определить конечный объем, конечную температуру и затрачиваемую работу.

44. 1 кг воздуха при температуре t1 = 15°С и начальном давлении р1 = 1 бар адиабатно сжимается до 8 бар. Определить работу, конечный объем и конечную температуру.

45. 1 кг воздуха при температуре t1 = 17°С сжимается адиабатно до объема, составляющего 1/5 начального, а затем расширяется изотермически до первоначального объема. Определить работу, произведенную воздухом в результате обоих процессов.

46. 1 м3 воздуха при давлении 0,95 бар и начальной температуре 10°С сжимается по адиабате до 3,8 бар. Определить температуру и объем воздуха в конце сжатия и работу, затраченную на сжатие.

47. 1кг воздуха при температуре t1 = 15°С и начальном давлении р2 = 1 бар адиабатно сжимается до 8 бар. Определить работу, конечный объем и конечную температуру.

48. 2 кг воздуха при давлении р1 = 1 бар и t1 = 15°С адиабатно сжимаются в цилиндре компрессора до давления р2 = 7 бар. Определить конечную температуру сжатого воздуха и работу, затраченную на сжатие.

49. Адиабатным сжатием повысили температуру воздуха в двигателе так, что она стала равной температуре воспламенения нефти; объем при этом уменьшился в 14 раз. Определить конечную температуру и конечное давление воздуха, если р1 = 1 бар и t1 = 100°С.

50. В газовом двигателе смесь газа и воздуха адиабатно сжимается так, что к концу сжатия ее температура оказывается на 200°С ниже температуры самовоспламенения газа. В начале сжатия р1 = 0,9 бар и t1 = 70°С. Показатель адиабаты k = 1,36, R = 314 Дж/(кг град), температура самовоспламенения равна 650°С. Определить величину работы сжатия и степень сжатия .

51. В двигателе с воспламенением от сжатия воздух сжимается таким образом, что его температура поднимается выше температуры воспламенения нефти. Какое минимальное давление должен иметь воздух в конце процесса сжатия, если температура воспламенения нефти равна 800°С? Во сколько раз при этом уменьшится объем воздуха? Начальное давление воздуха р1 = 1 бар, начальная температура воздуха t1 = 80°С. Сжатие воздуха считать адиабатным.

52. Воздух при давлении р1 = 4,5 бар, расширяясь адиабатно до 1,2 бар, охлаждается до t2 = — 45°С. Определить начальную температуру и работу, совершенную 1 кг воздуха.

53. Метан массой 1 кг адиабатно расширяется от давления p1 = 5,4 МПа и температуры 40°С до давления p2 = 1 МПа. Найти конечный объем, температуру, работу, изменение внутренней энергии и энтальпии. Показатель адиабаты принять равным 1,4.

54. Воздух при температуре t1 = 20°С должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры t2 в 60°С. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 1 бар. Определить начальное давление воздуха р1 и удельную работу расширения l.

55. Воздух при температуре t1 = 25°С адиабатно охлаждается до t2 = — 55°С, давление при этом падает до 1 бар. Определить начальное давление и работу расширения 1 кг воздуха.

56. Воздушный буфер состоит из цилиндра, плотно закрытого подвижным поршнем. Длина цилиндра 50 см, а диаметр 20 см. Параметры воздуха, находящегося в цилиндре, соответствуют параметрам окружающей среды: р1 = 1 бар и t1 = 20°С. Определить энергию, которую может принять воздушный буфер при адиабатном сжатии воздуха если движущийся без трения поршень продвинется на 40 см. Определить также конечное давление и конечную температуру воздуха.

57. До какого давления нужно адиабатно сжать смесь воздуха и паров бензина, чтобы в результате повышения температуры наступило самовоспламенение смеси? Начальные параметры: р1 = 1 бар; t1 = 15°С. Температура воспламенения смеси t2 = 550°С; k = 1,39.

58. Из сосуда, содержащего углекислоту при давлении 12 бар и температуре 20°С, вытекает 2/3 содержимого. Определить конечное давление и температуру, если в процессе истечения не происходит теплообмена со средой (k принять равным 1,28).

59. Работа, затраченная на адиабатное сжатие 3 кг воздуха, составляет 471 кДж. Начальное состояние воздуха характеризуется параметрами: t1 = 15°С; р1 = 1 бар. Определить конечную температуру и изменение внутренней энергии.

60. 1 кг воздуха, занимающий объем υ1 = 0,0887 м3/кг при р1 = 10 бар, расширяется до 10-кратного объема. Определить конечное давление и работу, совершенную воздухом, в изотермическом и адиабатном процессах.

61. Воздух при температуре t1 = 20°C должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры t2 = – (30 + n)°C. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 0,1 МПа. Определить начальное давление воздуха p1 и работу расширения 1 кг воздуха.

62. Воздух при температуре (120 + n)°C изотермически сжимается так, что его объем становится равным 0,25 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления. Определить температуру воздуха в конце адиабатного расширения.

63. При адиабатном расширении 1 кг воздуха (k = 1,40) температура его падает на (100 + n) K. Какова полученная в процессе расширения работа и сколько теплоты следовало бы подвести к воздуху, чтобы ту же работу получить в изотермическом процессе?

64. 1 кг азота при начальной температуре 400°С и абсолютном давлении p1 = 0,5 МПа в политропном процессе совершает работу равную 400 кДж, при этом внутренняя энергия уменьшается на 200 кДж/кг. Определить показатель политропы, участвующую в процессе теплоту, а также конечные параметры азота.

65. 1 кг воздуха при р1 =0,5 МПа и t1=110°С расширяется политропно до давления р2 = 0,1 МПа. Определить конечное состояние воздуха, изменение внутренней энергии, количество подведенной теплоты и полученную работу, если показатель политропы n =1,2.

66. 1,5 кг воздуха сжимают политропно от р1 = 0,09 МПа и t1 = 18°С до р2 = 1 МПа; температура при этом повышается до t2 = 125°С. Определить показатель политропы, конечный объем, затраченную работу и количество отведенной теплоты.

67. 2 м3 воздуха при давлении р1 = 0,2 МПа и температуре t1 = 40°С сжимаются до давления р2 = 1,1 МПа и объема V2 = 0,5 м3. Определить показатель политропы, работу сжатия и количество отведенной теплоты.

68. Атмосферный воздух при давлении р0 = 0,09 МПа и температуре t0 = 15°С сжимается в турбонагнетателе по политропе с показателем политропы n = 1,2. Степень повышения давления в турбонагнетателе β = p1/p0 = 1,3. КПД турбонагнетателя равен β = 0,85. Расход воздуха через турбонагнетатель G0 = 0,5 кг/с. Определить параметры воздуха перед турбонагнетателем и за ним. Найти работу и теплоту в процессе сжатия.

69. В воздушном двигателе воздух в количестве 1 кг расширяется от p1 = (10 + 0,5n) ат до p2 = 1 ат. Расширение может произойти изотермически, адиабатно и политропно с показателем политропы n = 1,2. Сравнить работы расширения и определить конечные параметры воздуха по этим трем процессам; начальная температура воздуха t1 = 227°C.

70. В газовом двигателе политропно сжимается горючая смесь (R = 340 Дж/(кг · К) до температуры 450°С. Начальное давление смеси р1 = 0,09 МПа, начальная температура t1 = 80°С. Показатель политропы n = 1,35. Найти работу сжатия и степень сжатия.

71. В процессе политропного расширения воздуху сообщается (70 + n) кДж теплоты. Найти изменение внутренней энергии воздуха и произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.

72. В процессе политропного сжатия затрачивается работа, равная 195 кДж, причем в одном случае от газа отводится 250 кДж, а в другом – газу сообщается 42 кДж. Определить показатели общих политроп.

73. В цилиндре двигателя с изобарным подводом теплоты сжимается воздух по политропе с показателем n = 1,33. Определить температуру и давление воздуха в конце сжатия, если степень сжатия ε = V1/V2 равна 14, t1 = 77°С и р1 = 0,1 МПа.

74. Воздух в количестве 1 кг политропно расширяется от 12 до 2 ат, причем объем его увеличился в 4 раза; начальная температура воздуха равна (120 + 2n)°C. Определить показатель политропы, начальный и конечный объемы, конечную температуру и работу расширения.

75. Воздух в количестве 3 м3 расширяется политропно от p1 = 0,54 МПа и t1 = 45°С до p2 = 0,54 МПа. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится равным 10 м3. Найти показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и количество подведенной теплоты.

76. Воздух в компрессоре сжимается по политропе (n = 1,25) от 1 до 8 бар; начальная температура воздуха (5 + n)°C. После сжатия воздух проходит через холодильник, охлаждаемый холодной водой, начальная температура которой t1 = 10°C, а конечная равна t2 = 18°C. Определить часовой расход охлаждающей воды, если производительность компрессора 1000 м3/ч при нормальных физических условиях, а воздух в холодильнике изобарно охлаждается до 30°C.

77. Горючая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру t1 = 100°С и давление р1 = 0,09 МПа, подвергается сжатию по политропе с показателем n = 1,33. Определить конечное давление и степень сжатия в момент, когда температура достигнет 400°С.

78. При политропном сжатии 1 кг воздуха до объема v2 = 0,1v1 температура поднялась с 10 до (90 + n)°C. Начальное давление равно 0,8 бар. Определить показатель политропы, конечные параметры газа, работу сжатия и количество отведенной наружу теплоты.

79. Смесь коксового газа с воздухом сжимается по политропе с показателем n = 1,38; начальное давление р1 = 0,1 МПа, начальная температура t1 = 50°С. Определить конечную температуру и давление, если степень сжатия ε = 4.

80. Углекислый газ с начальной температурой 70°С и абсолютным давлением p1 = 0,1 МПа необходимо довести до абсолютного давления p2 = 0,14 МПа так, чтобы отношение подведенной к газу теплоты к совершенной газом работе составляло 10. Считая процесс политропным, определить теплоемкость указанного процесса и конечную температуру газа.

ВОДЯНОЙ ПАР

РАБОТА С h,s-ДИАГРАММОЙ ВОДЯНОГО ПАРА

1. Температура пара t, °С, давление р, бар. Определить температуру кипения, скрытую теплоту парообразования, удельный объем, энтропию, энтальпию, теплоту на перегрев пара, теплоту на нагрев воды до температуры кипения, энтальпию на нижней и верхней пограничных кривых. Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 4.1.

2. Начальное давление пара р1 бар, степень сухости х1, конечный объем v2, м3/кг, температура t2, °С, степень сухости х2. Определить начальные и конечные параметры пара и изменение внутренней энергии. Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 4.2.

ВЛАЖНЫЙ ВОЗДУХ

РАБОТА С H-d ДИАГРАММОЙ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

5.1. ЗАДАНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ С H-d ДИАГРАММОЙ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

1. Относительная влажность воздуха φ, %, температура t, °С. Определить температуру мокрого термометра, температуру точки росы, парциальное давление пара и парциальное давление сухого воздуха, влагосодержание, энтальпию.

2. Температура сухого термометра tс, °С, температура мокрого tм, °С. Определить относительную влажность воздуха.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ КОМПРЕССОРОВ

1. Расход газа в поршневом одноступенчатом компрессоре составляет V1 при давлении p1 = 0,l МПа и температуре t1. При сжатии температура газа повышается на 200°С. Сжатие происходит по политропе с показателем п. Определить конечное давление, работу сжатия и работу привода компрессора, количество отведенной теплоты, а также теоретическую мощность привода компрессора. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 6.1.

2. В поршневом компрессоре сжимается 330 м3/ч воздуха при начальной температуре t1 от давления р1 = 0,101 МПа до давления р2. Определить теоретическую мощность привода компрессора N и температуру воздуха в конце сжатия t2. Расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного сжатия. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 6.2.

ЦИКЛ РЕНКИНА НА ПЕРЕГРЕТОМ ПАРЕ

1. Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Пар перед турбиной имеет давление p1 и температуру t1. Определить работу l кг пара и термический КПД ηt цикла, если давление на выходе из турбины р2. Задачу решить с помощью таблиц и диаграммы h-s .

2. Определить располагаемое теплопадение, термический КПД цикла и удельный расход пара для двух различных значений начальных и конечных параметров пара. Найти конечное значение степени сухости х2 (при давлении р2). Данные для решения задачи выбрать из таблицы 7.2.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Основы теплообмена ТТ.137 МСХА

ТТ.137

МСХА

Часть задач есть решенные, контакты

Стационарный режим

Задача 1

Паропровод диаметром d2/d1 покрыт двухслойной изоляцией (рис. 2.1). Толщина первого слоя изоляции δ2, второго – δ3, мм. Коэффициенты теплопроводности изолируемой трубы и слоев изоляции соответственно равны λ1, λ2, λ3, Вт/(м · К). Температура внутренней и внешней поверхностей паропровода соответственно t1 и t4, °С. Определите тепловые потери одного метра длины трубопровода ql, Вт/м и температуры на поверхностях раздела отдельных слоев t2 и t3, °С. Остальные исходные данные приведены в таблице 2.1.

2,1

Стоимость: 150 руб (16 вариант)

Задача 2

Определите коэффициент теплоотдачи для трубы, омываемой поперечным потоком воздуха (рис. 2.2), если наружный диаметр трубы d, мм, температура воздуха tж, °С, скорость ω (м/с) и угол атаки φ, град имеют значения, приведенные в табл. 2.3, а характеристики сухого воздуха – в таблице 2.2.

2,2

Стоимость: 120 руб (16 вариант)

Задача 3

По трубе внутренним диаметром d, мм и длиной L, м протекает вода со скоростью ω, м/с (рис. 2.3). Средняя температура воды – t, °С , а внутренней стенки трубы – tс, °С. Определите коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы и передаваемый тепловой поток. Исходные данные приведены в таблицах 2.4, 2.5.

2,3

Стоимость: 150 руб (16 вариант)

Задача 4

Горизонтальная труба длиной L, м и наружным диаметром d, м расположена в помещении, температура воздуха в котором tв, °С. Средняя температура поверхности трубы tс, °С. Определите величину коэффициента теплоотдачи от трубы к воздуху, а также тепловой поток, теряемый трубой. Исходные данные приведены в таблице 2.6.

Стоимость: 120 руб (16 вариант)

Задача 5

Паропровод диаметром d2/d1 (рис. 2.4) покрыт слоем совелитовой изоляции толщиной δ2, мм. Коэффициенты теплопроводности материала трубы λ1, изоляции λ2 = 0,1 Вт/(м·К). Температуры пара tж1 и окружающего воздуха tж2, °С. Требуется определить линейный коэффициент теплопередачи kl, Вт/(м2 · K), линейную плотность теплового потока ql, Вт/м и температуру наружной поверхности паропровода t3, °С. Исходные данные приведены в таблице 2.7.

2,4

Стоимость: 150 руб (16 вариант)

Задача 6

Определите поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника (толщина стенок δс = 3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей (рис. 2.5).

Объемный расход топочных газов при нормальных условиях Vн, м3/ч, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, Вт/(м2·К), от поверхности нагрева к воде α2 = 500 Вт/(м2 · К), коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (стали) λ = 50 Вт/(м · К), начальные и конечные температуры газа и воды равны соответственно t, t, t и t,°С, теплоемкость топочных газов сг = 1,15 кДж/(кг · К), плотность ρг = 1,23 кг/м3. Определите также расход воды G, кг/ч через теплообменник. Изобразите график изменения температур теплоносителей для обеих схем. Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.8.

2,5 (а)2,5 (б)

Стоимость: 200 руб (16 вариант)

Задача 7

Электрошина сечением 100 х 10 мм2 и удельным сопротивлением ρ, установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого tж. При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать 70°С. Вычислить коэффициент теплоотдачи α, величину теплового потока, теряемого в окружающую среду, если длина электрошины L, и допустимую силу тока. Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.9.

2,6

Задача 8

Пятирядный коридорный пучок труб диаметром d, мм (расстояние между осями труб по ширине пучка S2 = 60 мм, расстояние между осями двух соседних рядов S1 = 73 мм) омывается поперечным потоком воздуха с температурой tж, °С. Определите среднее значение коэффициента теплоотдачи для пучка αср, Вт/(м2 · К), если скорость движения воздуха в узком сечении ω, м/с и угол атаки потока воздуха φ, град. Исходные данные приведены в таблице 2.10.

2,7

Нестационарный режим

Задача 1

Определите температуру в центре tц, °С и на поверхности tп, °С цилиндра диаметром d, м и длиной l, м через 5 часов после помещения его в печь. Начальная температура цилиндра tн, температура внутри печи tж, °С, коэффициент теплопроводности материала цилиндра λ, Вт/(м · К), теплоемкость с, кДж/(кг·К), плотность ρ, кг/м3, коэффициент теплоотдачи α, Вт/(м2 · К). Определите также среднеобъемную температуру цилиндра через 5 часов после начала нагрева и количество теплоты, затраченной на нагрев до температуры tж. Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.11, υ0/υ′ и υп/υ′ – на рисунках 1.8, 1.9.

Задача 2

Пластина (брикет) сливочного масла (размером А.В.D мм) охлаждается в холодильной камере, температура воздуха в которой tж, °С. Начальная температура брикета tн, °С. Определите температуру в центре пластины tц, °С через τ мин после начала охлаждения, а также количество теплоты Q (τ), кДж, отводимой от пластины. Коэффициент теплоотдачи принять равным α, Вт/(м2 · K). Теплофизические характеристики материала: λ, Вт/(м · К), a, м2/с, с, кДж/(кг·К). Рассчитайте также среднеобъемную температуру пластины через 5 часов после начала охлаждения. Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.12, и Q (τ)/Q – на рисунках 1.7 и 1.10.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Теплофизика ТТ.136.1

ТТ.136.1

Часть задач есть решенные, контакты

 1.1. Баллон с кислородом емкостью 20 л находится под давлением 100 бар при температуре 15 °С. После расходования части кислорода давление понизилось до 76 бар, а температура упала до 10 °С. Определить массу израсходованного кислорода.

Стоимость: 60 руб

1.2. Газ при давлении 1,4 МПа и температуре 55 °С имеет объем 4 л. Чему равен объем этой массы газа при нормальных условиях?

1.3. В баллоне находится газ при температуре 20 °С. Во сколько раз уменьшится давление газа, если 25% его выйдет из баллона, а температура при этом понизится на 10 °С?

1.4. При уменьшении объема газа в 5 раз давление увеличилось на 200 КПа, а абсолютная температура увеличилась на 10%. Каким было первоначальное давление?

1.5. В баллоне емкостью V = 6,2 л находится азот при нормальных условиях (НУ). После того, как в баллон было дополнительно введено некоторое количество азота, давление в баллоне возросло до Р2 = 1,8 атм, а температура не изменилась. Определить массу азота, введенного в баллон.

1.6. В баллоне объемом 5 л находится азот под давлением 1,3 МПа и при температуре 27 °С. После того как из баллона было взято 10 г азота, температура в баллоне понизилась до 12 °С. Определить новое значение давления в баллоне.

1.7. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на 120 К давление возросло в 2,5 раза?

1.8. Какая масса воздуха m выйдет из комнаты объемом V = 30 м3 при повышении температуры от Т1 = 290 К до Т2 = 320 К при давлении равном 1 атм?

1.9. В баллоне емкостью 40 л находится кислород при давлении 112 ат по манометру; температура его 37 °С, атмосферное давление равно 736 мм рт. ст. Определить массу кислорода?

1.10. Масса пустого баллона для кислорода емкостью 50 л равна 80 кг. Определить массу баллона после заполнения его кислородом при температуре 20 °С до давления 100 бар.

1.11. Определить плотность окиси углерода (СО) при Р = 1 бар и температуре 15 °С.

1.12. В цилиндре с подвижным поршнем находится 0,8 м3 воздуха при давлении 0,5 МПа. Как должен измениться объем, чтобы при повышении давления до 0,8 МПа температура воздуха не изменилась.

1.13. Давление газа в баллоне при температуре 42 °С равно 6,1 МПа. Предельное давление, которое может выдержать баллон, составляет 40 МПа. При какой температуре возможен разрыв стенок баллона?

1.14. Во сколько раз объем определенной массы газа при –20 °С меньше, чем при 20 °С, если давление в обоих случаях одинаковое?

2.1. В 1 м3 сухого воздуха содержится примерно 0,21 м3 кислорода и 0,79 м3 азота. Определить массовый состав воздуха и его газовую постоянную.

2.2. Смесь газов состоит из водорода (Н2) и окиси углерода (СО). Массовая доля водорода равна 6,67%. Определить газовую постоянную смеси и ее удельный объем при нормальных условиях.

2.3. Объемный состав сухих продуктов сгорания топлива (не содержащих водяных паров) следующий: СО2 = 12,3%; О2 = 7,2%; N2 = 80,5%. Найти кажущуюся молекулярную массу и газовую постоянную, а также плотность и удельный объем продуктов сгорания при Р = 760 мм рт. ст. и t = 800 °С.

2.4. Массовый состав смеси следующий: СО2 = 18%; О2 = 12% и N2 = 70%. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы при t=180°С 8 кг ее занимали объем, равный 4 м3.

2.5. Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа (СО2) равно 1,2 бар, давление смеси Рсм= 3 бар.

2.6. Газовая смесь имеет следующий массовый состав: СО2 = 12%; О2 = 8% и N2 = 80%. До какого давления нужно сжать эту смесь, чтобы плотность ее составляла 1,6 ?

2.7. Определить массовый и объемный составы смеси водорода с азотом, если газовая постоянная ее равна R = 922 . Давление смеси равно 720 мм рт. ст.

2.8. Определить парциальные давления компонентов смеси водорода с азотом, если известно, что давление смеси равно 0,96 105 Па, а ее газовая постоянная равна R = 922 .

2.9. При давлении 820 мм рт. ст. и температуре 27 °С плотность смеси кислорода О2 и углекислого газа СО2 равна 1,7 . Определить массовый и объемный составы смеси.

2.10. В смеси окиси углерода (СО) и углекислого газа (СО2) находится 12 кг окиси углерода: молярная масса смеси равна 41 . Определить массу смеси.

2.11. Плотность смеси азота N2 и углекислого газа СО2 при давлении 1,4 бар и температуре 45°С равна 2.1 . Определить массовый и объемный составы смеси.

2.12. В резервуаре емкостью 10 м3 под давлением 1,6 бар находится газовая смесь, состоящая из 8 кг азота N2, 6 кг кислорода О2 и некоторого количества углекислого газа СО2. Температура смеси 27 °С. Определить массу углекислого газа и парциальные давления компонентов.

3.1. Как и насколько изменяется температура 0,5 кг кислорода, совершающего при адиабатном расширении работу L = 1,5 кДж? Определить изменение внутренней энергии кислорода при данных условиях.

3.2. При изобарном расширении азота была совершена работа 52 кДж. Определить количество теплоты, которое было сообщено газу, а также изменение внутренней энергии азота?

3.3. Вычислить конечную температуру двухатомного газа, находящегося в баллоне емкостью V = 1 м3 при давлении Р1 = 0,21 МПа и температуре Т1 = 300 К, если этому газу сообщено количество теплоты Qv= 960 Дж.

3.4. Определить увеличение внутренней энергии трехатомного газа, находящегося под давлением Р = 2,0 бар, если его объем изобарно увеличивается на 1,8 л. Вычислить также количество теплоты, получаемое газом при этом процессе.

3.5. Какое количество теплоты сообщено 2 кг кислорода, а также определить конечный объем, если при температуре 30 °С  и давлении Р1 = 0,7 МПа газ расширяется изотермически до давления Р2 = 0,12 МПа?

3.6. 1,5 м3 гелия при 37 °С и давлении 0,25 МПа сжимается изотермически до давления 1,25 МПа. Определить конечный объем и выполненную работу в процессе.

3.7. Каково изменение внутренней энергии 1,1 кг гелия при изобарном повышении его температуры на 55 К? Вычислить работу, совершенную газом, и сообщенное ему количество теплоты.

3.8. Давление гелия, находящегося в сосуде объемом V = 3 л, после нагревания возросло на 4,2×105 Па. Определить количество теплоты, сообщенное газу.

3.9. Определить изменение внутренней энергии 0,5 кг NH3, охлаждающегося при V = const, если его начальная температура равна 413 К, а давление в результате охлаждения уменьшилось от 8 МПа до 2,02 МПа.

3.10. Определить количество теплоты, сообщенное 7 кг гелия при повышении его температуры на 11 К при V = const. Каковы совершенная газом работа L и изменение его внутренней энергии?

3.11. 2,4 кг водорода при температуре 10 °С и давлении 0,4 МПа изотермически расширяется до давления 0,28 МПа. Определить конечный объем и работу расширения в процессе.

3.12. Работа, затрачиваемая на адиабатное сжатие 3 кг азота, составляет 470 кДж. В начальном состоянии давление и температура азота соответственно равны 1 бар и 15 °С. Определить конечную температуру и изменение внутренней энергии.

4.1. Определить скорость истечения воздуха из воздуховода с избыточным давлением 2,3 кПа в помещение с нормальными условиями.

4.2. Определить скорость истечения СО из трубопровода с давлением 4,5 МПа в помещение с давлением 770 мм рт. ст. и температурой 15 °С.

4.3. Определить скорость истечения ацетилена С2Н2 из трубопровода с избыточным давлением 4,7 кПа в помещение с давлением 1,1 Ат и температурой 280 К.

4.4. Определить скорость истечения этилена С2Н4 из трубопровода с давлением 4,1 МПа в помещение с нормальными условиями.

4.5. Определить скорость истечения гелия Не из трубопровода с избыточным давлением 5,2 кПа в помещение с комфортными условиями.

4.6. Определить скорость истечения аргона Ar из трубопровода с давлением 3,3 МПа в помещение со стандартными условиями.

4.7. Определить величину расхода воздуха, вытекающего с температурой 75°С через отверстие диаметром 8 мм из воздуховода с давлением 150 кПа в помещение с давлением 730 мм рт. ст. и температурой 310 К.

4.8. Определить величину расхода окиси углерода СО, вытекающего с температурой 400 °С через отверстие диаметром 6 мм из трубопровода с давлением 2,4 МПа в помещение с давлением 0,9 Ат и температурой 5 °С.

4.9. Определить величину расхода гелия, вытекающего с температурой 300 °С через отверстие диаметром 7 мм из трубопровода с давлением 290 кПа в помещение со стандартными условиями.

4.10. Определить величину расхода аргона Ar, вытекающего с температурой 450°С через отверстие диаметром 2 мм из трубопровода с избыточным давлением 20 кПа в помещение с комфортными условиями.

4.11. Определить расход ацетилена С2Н2 из трубопровода с избыточным давлением 2,9 кПа через отверстие диаметром 4 мм в помещение с нормальными условиями.

4.12. Определить величину расхода углекислого газа СО2, вытекающего с температурой 95°С через отверстие диаметром 3 мм из воздуховода с давлением 435 кПа в помещение с давлением 0,85 ат и температурой 20 °С.

5.1. Манометр, установленный на магистральном трубопроводе стационарной установки парового пожаротушения показывает давление сухого насыщенного пара 0,07 МПа. С какими параметрами (удельный объем, энтальпия, энтропия, внутренняя энергия) будет поступать пар в распределительный трубопровод, если барометрическое давление равно 750 мм рт. ст.?

5.2. Температура насыщенного пара в магистральном трубопроводе установки парового пожаротушения равна 150 °С. Определить величину давления пара.

5.3. Для тушения пожара в сушильную камеру объемом 120 м3 подано 10 кг пара с давлением 0,1 МПа и степенью сухости 0,97. Определить концентрацию пара в сушильной камере и необходимое количество пара, чтобы его концентрация увеличилась до 35% по объему.

5.4. В установку парового пожаротушения водяной пар поступает при давлении 0,14 МПа и температуре 150 °С. При выходе в помещение пар расширяется по адиабатному процессу до давления 0,099 МПа. Определить объем пара в конце расширения, если через установку подано 30 кг пара.

5.5. Для тушения пожара в окрасочной камере предусмотрена установка парового пожаротушения с расходом 10 кг/мин водяного пара с давлением 0,13 МПа и температуре 140 °С. При входе в камеру пар расширяется по адиабатному процессу до давления 0,1 МПа. Определить конечную температуру, его энтальпию и количество пара в 1 м3, поступающего в камеру в течение 3 мин.

5.6. Для аварийного слива жидкости применили водяной пар с давлением 0,2 МПа и температурой 150 °С. При входе в резервуар, пар расширяется по адиабатному закону до давления 0,12 МПа. Определить объем пара в конце расширения, если трубопровод подано 45 м3 при начальных параметрах.

5.7. Ниже какой температуры углекислый газ можно перевести в жидкое состояние?

5.8. Может ли быть переведен в жидкое состояние аммиак при комфортной температуре?

5.9. Сколько тепла необходимо отвести от 1 кг углекислого газа, чтобы при давлении 4,506 МПа его превратить в жидкость? Начальная температура соответствует комфортным условиям.

5.10. Каково давление насыщенного пара углекислоты при температуре -10 °С?

5.11. Давление насыщенного пара в углекислотном огнетушителе при температуре 20 °С равно 5,733 МПа. В результате выпуска пара при тушении пожара давление в огнетушителе понизилось до 0,555 МПа.

Какая в этот момент установится температура жидкой и паровой фаз?

5.12. Сколько тепла необходимо отвести от 1 кг сухого насыщенного пара углекислоты при температуре +20 °С и температуре 20 °С, чтобы превратить его в жидкость.

6.1. В конденсационной турбине начальное давление пара 3,5 МПа и начальная температура пара 435 °С. Давление пара в конденсаторе 4 кПа, а количество конденсирующего пара 12 кг/с. Определить количество тепла, отдаваемое паром в конденсаторе турбины, если относительный внутренний коэффициент полезного действия турбины 0,76.

6.2. Паротурбинная установка мощностью 6 МВт работает при начальном давлении пара 3,43 МПа и температуре 435 °С. Давление пара в конденсаторе 3,92 кПа. Определить часовой расход и массу трехсуточного запаса топлива с теплотой горения 39,74 МДж/кг, коэффициент полезного действия котельной установки 0,8.

6.3. Определить величину термических коэффициентов полезного действия двух паротурбинных установок мощностью по 25 МВт каждая. Одна работает при начальном давлении пара 3,43 МПа и температуре 435 °С, вторая при начальном давлении 8,82 МПа и температуре 500 °С. Давление отработавшего пара в обеих турбинах одинаково и равно 5 кПа.

6.4. Газотурбинная установка переносной мотопомпы с подводом тепла при постоянном давлении и полной регенерации. Определить, на сколько процентов экономичнее цикл газотурбинной установки с регенерацией, чем без регенерации, при начальной температуре 20 °С, конечной температуре 450 °С, степень повышения давлений 6. Рабочее тело —воздух.

6.5. Газовая турбина, работающая по циклу с подводом теплоты при постоянном давлении, используется в качестве двигателя на мотопомпе. Определить термический коэффициент полезного действия турбины, количество подводимой и отводимой теплоты и работу цикла. Известно, что начальное давление равно 0,1 МПа, начальная температура 40 °С, степень повышения давления равно 9, степень предварительного расширения 1,5. Рабочее тело — 1 кг воздуха сжимается и расширяется по адиабате с показателем 1,4.

7.1. Определить мощность двигателя для привода машины, расход воздуха, холодильный коэффициент и количество тепла, передаваемое окружающей среде, если температура в охлаждаемом помещении 10 °С, а температура окружающей среды 20 °С. Холодопроизводительность воздушной холодильной машины 1000 МДж/час. Давление воздуха на выходе из компрессора 0,5 МПа, а в холодильной камере 0,1 МПа.

7.2. Какой мощности двигатель необходимо поставить на холодильную машину, если температура в холодильной камере равна 5 °С, окружающей среды 20 °С, холодопроизводительность 500 МДж/час. Максимальное давление воздуха в установке 0,55 МПа, минимальное давление 0,11 МПа.

7.3. Холодопроизводительность воздушной холодильной установки равна 100 МДж / час. Максимальное давление 0,55 МПа, минимальное давление 0,11 МПа, температура воздуха в начале сжатия 3 °С, а при выходе из охладителя 17 °С. Сжатие и расширение воздуха происходит по политропе с показателем 1,25. Определить  холодильный коэффициент установки и потребную теоретическую мощность двигателя.

7.4. Компрессор аммиачной холодильной установки имеет мощность 50 кВт. Из компрессора сухой насыщенный пар аммиака при температуре 27 °С направляется в конденсатор, после которого жидкость расширяется в дроссельном вентиле с энтальпией 1557 кДж/кг. Температура испарения аммиака в охлаждаемой среде –13 °С. Определить холопроизводительность установки.

7.5. Паровая компрессорная холодильная установка работает на аммиаке с температурой испарения –15 °С. Из испарителя выходит сухой насыщенный пар. Температура конденсации пара равна 20 °С, энтальпия 1542 кДж/ кг. Сконденсированный аммиак охлаждается дросселирова-нием. Определить холодильный коэффициент установки.

7.6. Для отопления здания может быть использован тепловой насос, в результате работы которого тепло передается источнику с более высокой температурой, чем окружающая среда. Сколько тепла может передавать тепловой насос, если окружающая среда имеет температуру –10 °С, температура отопительной поверхностей 25 °С? Мощность двигателя компрессора 20 кВт, холодильный реагент — аммиак.

8.1. Газовый анализ продуктов сгорания антрацитового штыба обнаружил 1% СО. Оценить приблизительно химический недожег (имейте ввиду, что все газоанализаторы дают содержание компонентов в сухом газе).

8.2. При испытании котла или печи, работающей на твердом топливе, раздельно определяют содержание горючих (в процентах массы) и шлака, а также доли золы, проваливающейся сквозь отверстия решетки (в слоевых топках) сбрасываемой с решетки в виде шлака и уносимой газами.

8.3. Какое количество воздуха должен инжектировать 1 м3 природного газа, чтобы горение протекало при коэффициенте избытка воздуха равным 1,2?

8.4. На какой способ сжигания бурого угля лучше всего ориентировать топку котла мощностью 150 МВт?

8.5. На электрической станции для привода турбины мощностью 1200 МВт предусмотрен котел. Определить примерный объем его топки, если коэффициент полезного действия равен 40%.

8.6. В вентиляционном воздухе, выходящем из угольной шахты, содержится 5% (объемных) метана. Рассчитать, нужно ли подмешивать
к этой смеси дополнительный воздух для сжигания метана с коэффициентом избытка равным 1,2, и если нужно, то сколько. Как изменилась бы ситуация, если бы вместо метана был бы сжиженный газ?

9.1. Вычислить плотность теплового потока через плоскую однородную стенку, толщина которой значительно меньше ширины и высоты, если стенка выполнена из дитомитого кирпича (λ = 0,11 Вт/(м×К).

9.2. Плотность теплового потока через плоскую стенку толщиной 50 мм составляет 70 Вт/м2. Определить разность температур на поверхностях стенки и градиент температуры в стенке, если она выполнена из красного кирпича.

9.3. Определить потерю тепла через стенку из красного кирпича длиной 5 м и высотой 4 м и толщиной 250 мм, если температуры на поверхностях стенки поддерживаются 110 °С и 40 °С.

9.4. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного и красного кирпичей, между которыми расположена засыпка из диатомита. Толщина шамотного слоя 120 мм, диатомитовой засыпки 50 мм и красного кирпича 250 мм. Какой толщины следует сделать слой из красного кирпича, если отказаться от применения засыпки из диатомита, чтобы тепловой поток через обмуровку оставался неизменным?

9.5. Стенка неэкранированной топочной камеры парового котла выполнена из слоя пеношамота толщиной 125 мм и слоя красного кирпича толщиной 500 мм. Слои плотно прилегают друг к другу. Вычислить тепловые потери через 1 м2 стенки топочной камеры и температуру в плоскости соприкосновения слоев.

9.6. Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной 250 мм и слоя строительного войлока. Температуры на внешней поверхности кирпичного слоя 110 °С и на внешней поверхности войлока 25 °С. Вычислить температуру в плоскости соприкосновения слоев и найти толщину войлочного слоя при условии, чтобы тепловые потери через 1 м2 стенки камеры не превышали 110 Вт/м2.

10.1. Во сколько раз уменьшаются теплопотери через стенку здания, если между двумя слоями кирпичей толщиной по 250 мм установить прокладку пенопласта толщиной 50 мм, λк = 0,5 Вт/(м×К); λп = 0,05 Вт/(м×К).

10.2. Определить допустимую толщину слоя накипи богатой известью, отложившейся на поверхности стенки барабана котла, с тем, чтобы температура на поверхности стенки не превышала 700 °С. Толщина листовой углеродистой стали 20 мм. Температура слоя накипи со стороны пара равна 250 °С. Плотность теплового потока равна 35 кВт/м2. Плотность накипи равна 1000 кг/м3.

10.3. Определить температуру на наружной поверхности  стального  трубопровода, внутренний диаметр которого равен 35 мм, наружный 38 мм. Температура на внутренней поверхности паропровода равна 170 °С.  Плотность теплового потока на 1 погонный метр паропровода равна 300 Вт/м.

10.4. Паропровод, внешний диаметр которого равен 150 мм, покрыт двухслойной изоляцией. Внутренний слой толщиной 50 мм — стеклянная выта, наружный — цементный раствор, коэффициент теплопроводности которого 0,8 Вт/(м×К) и толщина 10 мм. Температура стенки паропровода 170 °С, тепловой поток через 1 погонный метр паропровода 130 Вт/м. Определить температуру на границе соприкосновения слоев и температуру на внешней поверхности теплоизоляции.

10.5. Через противопожарную преграду проходит стальной стержень, боковая поверхность которого тщательно теплоизолирована, т. е. стержень представляет полуограниченное тело. Торец стержня нагревается до температуры 1000 °С, которая затем остается постоянной. Начальная температура стержня равна 20 °С. Определить температуру стержня на выходе из стены толщиной 25 см в смежное помещение через 45 минут после начала нагрева.

10.6. Плита перекрытия толщиной 200 мм изготовлена из бетона на гранитном щебне. Плита нагревается с одной стороны в условиях «стандартного» пожара. Начальная температура равна 20 °С. Определить температуру в плите на глубине 3 см через 90 минут после начала теплового воздействия.

10.7. Определить температуру на поверхности дощатой перегородки толщиной 7 см  в противопожарной отступке через 3 часа теплового воздействия, если температура поверхности стенки в отступке равна 200 °С. Пусть размеры поверхностей теплообмена велики по сравнению с расстоянием между ними.

10.8. Железобетонная плита перекрытия толщиной 20 см изготовлена из песчаного бетона. В плите на глубине 2,5 см от поверхности заложена стальная арматура. Начальная температура равна 20 °С. В условиях пожара с одной стороны плиты температура продуктов горения внезапно повышается до температуры 800 °С и далее остается постоянной. Определить время, по истечению которого температура на арматуре достигнет 450 °С.

10.9. Биметаллическая пластина извещателя изготовлена из сплава латунь-инвар. Линейные размеры пластины значительно больше ее толщины. Начальная температура 20 °С. Внезапно температура окружающей среды повышается до 100 °С, которая в дальнейшем остается постоянной. Определить время, по истечении которого температура в середине пластины повысится до 60 °С.

10.10. Длинная стальная балка прямоугольного сечения с размерами поперечного сечения 400´320 мм в начальный момент времени имела температуру 1000 °С, а затем была помещена для охлаждения в среду с температурой 20 °С. Коэффициент теплоотдачи с поверхности балки в процессе охлаждения оставался постоянным и равным 170 Вт/(м2×К). Рассчитать температуру по оси балки через 2 часа после начала охлаждения.

10.11. Определить время, необходимое для нагрева листа стали толщиной 24 мм, который имел начальную температуру 25°С, а затем помещен в печь с температурой 600 °С. Нагрев считать законченным, когда температура на оси листа достигнет величины 450 °С.

10.12. Стальной цилиндр диаметром 500 мм охлаждается в среде, имеющей постоянную температуру 15 °С. В начальный момент времени температура цилиндра была всюду одинакова: 450 °С. Коэффициент теплоотдачи во всех точках поверхности цилиндра в процессе охлаждения оставался постоянным и равным 160 Вт/(м2×К). Определить количество тепла, которое будет отдано 1 погонным метром цилиндра окружающей среде в течение 3 часов после начала охлаждения.

11.1. Тонкая пластина длиной 2 м и шириной 1,5 м обтекается продольным потоком воздуха. Скорость набегающего потока равна 3 м/с, а температура 20 °С. Температура поверхности пластины 90 °С.

11.2. Тонкая константановая лента сечением 0,1´5 мм нагревается электрическим током силой 20 А. Электрическое сопротивление 1 погонного метра ленты равно 1 Ом/м. Лента обтекается продольным потоком воды. Скорость набегающего потока равна 0,5 м/с, температура воды 10 °С. Определить температуру лены на расстоянии 200 мм от передней кромки.

11.3. Вычислить средний коэффициент теплоотдачи при течении трансформаторного масла в трубе диаметром 8 мм и длиной 1 м, если средняя по длине трубы температура масла 80 °C, средняя температура стенки трубки 20 °С и скорость масла 0,6 м/с.

11.4. По трубке диаметром 6 мм движется вода со скоростью 0,4 м/с. Температура стенки трубки равна 50 °С. Какую длину должна иметь трубка, чтобы при температуре воды на входе 10 °С температура на выходе была 20 °С.

11.5. По трубке диаметром 6 мм и длиной 1600 мм течет вода с расходом 15 кг/час. Трубка обогревается так, что плотность теплового потока на ее внутренней поверхности можно принять постоянной. Температура воды на входе в трубку равна 20 °С. До какого значения можно поднять тепловую нагрузку, если температура на внутренней поверхности трубки не должна превышать 100 °С?

11.6. Цилиндрическая трубка диаметром 20 мм охлаждается поперечным потоком воды. Скорость потока равна 1 м/с. Средняя температура воды 10 °С и температура поверхности трубки 50 °С. Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности трубки к охлаждающей воде.

11.7. Труба с внешним диаметром 25 мм охлаждается поперечным потоком трансформаторного масла. Скорость движения равна 1 м/с, а средняя температура масла равна 20 °С. Определить, какую температуру поверхности трубы необходимо поддерживать, чтобы плотность теплового потока составляла 45 кВт/м2.

11.8. Вычислить потери тепла за единицу времени с 1 м2  поверхности горизонтального теплообменника, корпус которого имеет цилиндрическую форму и охлаждается свободным потоком воздуха. Наружный диаметр корпуса теплообменника 400 мм; температура поверхности 200 °С, температура воздуха в помещении 30 °С.

11.9. В котельной проложено два паропровода диаметрами 50 мм и 150 мм. Оба паропровода имеют одинаковую температуру поверхности 450 °С. Температура окружающего воздуха 50 °С. Паропроводы проложены один от другого на расстоянии, исключающем взаимное тепловое влияние. Найти отношение удельных тепловых потерь.

11.10. На наружной поверхности горизонтальной трубы диаметром 20 мм и длиной 2 м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении 1 бар. Температура на поверхности трубы 94,5 °С. Определить количество пара, которое конденсируется на поверхности трубы за 1 час.

11.11. На горизонтальной трубе диаметром 16 мм и длиной 1,2 м происходит пленочная конденсация водяного пара при давлении 30 бар. Температура поверхности трубы равна 227 °С. Как изменится средний коэффициент теплоотдачи от пара к трубе, если трубу расположить вертикально, а все другие условия оставить без изменений?

11.12. Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубки испарителя к кипящей воде, если тепловая нагрузка поверхности нагрева 200 кВт/м2, режим кипения пузырьковый и вода находится под давлением 2 бар.

12.1. Поверхность стального изделия имеет температуру 727 ºС и степень черноты 0,7. Излучающую поверхность можно считать серой. Вычислить плотность собственного излучения поверхности изделия и длину волны, которой будет соответствовать максимальное значение спектральной интенсивности излучения.

12.2. Температура поверхности выходного коллектора пароперегревателя высокого давления 500 °С. Вычислить тепловые потери с 1 погонного метра неизолированного коллектора путем лучистого теплообмена, если наружный диаметр коллектора 275 мм, коэффициент поглощения 0,8, а температура ограждений 30 °С.

12.3. Обмуровка топочной камеры парового котла выполнена из шамотного кирпича, а внешняя обшивка — из листовой стали. Расстояние между обшивкой и кирпичной кладкой равно 30 мм, и можно считать его малым по сравнению с размерами стен топки. Вычислить потери тепла в окружающую среду с единицы поверхности в единицу времени в условиях стационарного режима за счет лучистого теплообмена между поверхностями обмуровки и обшивки. Температура внешней поверхности обмуровки 127 ºС, а температура стальной обшивки 50 ºС. Степени черноты шамота 0,8 и листовой стали 0,6.

12.4. Как изменятся тепловые потери в окружающую среду, если между обмуровкой и обшивкой топочной камеры, рассмотренной в задаче 12.3, установить стальной экран, имеющий степень черноты 0,6.

12.5. Цилиндрический сосуд для хранения жидкого кислорода выполнен с двойными стенками, покрытыми слоем серебра, коэффициент поглощения которого равен 0,02. На наружной поверхности внутренней стенки температура равна 20 ºС. Расстояние между стенками мало, и площадь внутренней поверхности теплоизлучающей стенки равна площади наружной поверхности теплопоглощающей стенки. Вычислить тепловой поток, проникающий в сосуд через стенки путем лучистого теплообмена, если теплоотдающая поверхность равна 0,157 м².

12.6. Нагревательную печь с целью уменьшения тепловых потерь окружили стальным экраном. Размеры печи велики по сравнению с расстоянием между ее наружной поверхностью и экраном. В результате измерений было получено, что температура наружной поверхности кладки печи равна 107 ºС, а температура стального экрана 57 ºС. Найти плотность результирующего лучистого потока от поверхности кладки к экрану, приняв степени черноты кладки и экрана равными соответственно 0,85 и 0,75.

12.7. Какова должна быть степень черноты защитного экрана коллектора пароперегревателя, чтобы тепловые потери с поверхности этого коллектора за счет излучения не превышали 580 Вт/м² и температура на поверхности экрана не превосходила 70 ºС? Диаметр защитного экрана равен 325 мм, коэффициент теплоотдачи за счет конвекции с внешней поверхности экрана равен 11,5 Вт/(м²×К) и температура окружающей среды и ограждений равна 30 ºС.

12.8. Вычислить величину лучистого потока между двумя черными дисками, расположенными друг против друга в параллельных плоскостях. Температуры первого диска 500 °С и второго 200 °С. Диски одинаковых размеров, их диаметр 200 мм и расстояние между ними 400 мм.

12.9. Вычислить тепловой поток при лучистом теплообмене между двумя параллельными полосами, расстояние между которыми 3 м. Ширина полос одинакова и равна 2 м, а длина велика по сравнению с шириной. Степень  черноты полос равна 0,8, а температуры их поверхности 500 °С и 200 °С соответственно.

12.10. В нагревательной печи температура газов по всему постоянна и равна 1200 °С. Объем печи 12 м3, полная поверхность ограждения 28 м3. Общее давление продуктов сгорания 98,1 кПа, а парциальное давление водяных паров 8 кПа и углекислоты 12 кПа. Вычислить собственное излучение продуктов сгорания.

12.11. Вычислить степень черноты и собственное излучение газовой смеси, если средняя температура газа снизилась до 1000 °С, а все другие условия остались те же, что и в задаче 12.10.

12.12. Вычислить плотность теплового потока, обусловленного лучеиспускакнием от дымовых газов к поверхности цилиндрического газохода диаметром 500 мм. Газы содержат 10% углекислоты и 5% водяных паров (общее давление газов 98,1 кПа). Температуры газов на входе в газоход 800 °С и на выходе из него 600 °С; средняя температура поверхности газохода 400 °С и степень черноты поверхности 0,85.

13.1. Определить плотность теплового потока через бетонную (бетон на гранитном щебне) стенку толщиной 20 см. Температура в помещении 20 °С, температура наружного воздуха –10 °С, а коэффициент конвективного теплообмена между охлаждающим воздухом и тепловыделяющей поверхности равен 15 Вт/(м2×К). Коэффициент теплообмена между воздухом в помещении и теплопоглощающей поверхностью 8,7 Вт/(м2×К).

13.2. При продолжительном пожаре в подвальном помещении установилась температура среды 300 °С. Температура в помещении со стороны первого этажа 20 °С. Определить температуру на поверхности перекрытия со стороны первого этажа, если оно выполнено из песчаного бетона толщиной 16 см.

13.3. Бетонное перекрытие в условиях задачи 13.2. со стороны первого этажа покрыто деревянным настилом толщиной 4 см. Определить температуры на внешне и внутренней поверхности деревянного настила.

13.4. В подсобном помещении здания проложен паропровод диаметром 50/53 мм. Температура пара равна 100 °С, а коэффициент теплообмена между наружной поверхностью трубопровода и охлаждающим воздухом 14,6 Вт/(м2×К). Коэффициент теплообмена между паром и внутренней поверхностью трубопровода равен 5000 Вт/(м2×К). Определить температуру на внешней поверхности трубопровода и потери тепла с 1 погонного метра.

13.5. Подобрать эффективную теплоизоляцию паропровода, внешний диаметр которого равен 53 мм. Коэффициент теплообмена между внешней поверхностью теплоизолированного паропровода и окружающей средой не должен превышать 13,3 Вт/(м2×К).

13.6. Рассчитать толщину слоя тепловой изоляции паропровода диаметром 50/53 мм с тем, чтобы температура на внешней поверхности теплоизоляции не превышала 60 °С. Температура на внутренней поверхности теплоизоляции можно принять равной температуре пара 150 °С. Коэффициент теплообмена между паром и внутренней поверхностью паропровода 5000 Вт/(м2×К), а между внешней поверхностью паропровода и охлаждающим воздухом 13,3 Вт/(м2×К). Температуру окружающего воздуха принять 10 °С. Теплоизоляционный материал — стекловата.

14.1. Пожарный водоем имеет открытое зеркало испарения площадью 100 м2. Средняя температура воздуха самого жаркого месяца 35 °С; относительная влажность воздуха 22%; скорость ветра 2,5 м/с; температура воды 22 °С; концентрация пара у поверхности воды 19,8 г/м³; в воздухе вдали от поверхности воды 15 г/м³. Определить количество воды, испаряющейся с поверхности водоема.

14.2. В производственном помещении с открытой поверхности площадью 1 м² испаряется бензин. Температура воздуха в помещении и бензина равна 30 °С. Барометрическое давление 102 кПа. Определить количество испаряющегося бензина за 1 час в условиях естественной конвекции воздуха.

14.3. Ванна для промывки деталей бензином имеет длину 1 м. Поверхность испарения омывается потоком воздуха со скоростью 5 м/c. Температура потока воздуха 20 °С, температура поверхности испарения 15 °С. Определить количество испаряющегося бензина с единицы поверхности за 1 час.

14.4. В горящее помещение для тушения пожара подается распыленная вода. Средний диаметр капель равен 1 мм. Средняя скорость движения капель 15 м/с. Длина струи 15 м. Расход воды 3,4 л/с. Температура воздуха в помещении 300 °С. Барометрическое давление в помещении 1 бар. Определить количество воды, испарившееся за время полета струи.

14.5. В сушильной камере происходит испарение этилового спирта из раствора фенолформальдегидной смолы. Эквивалентный диаметр сушильной камеры равен 0,3 м. Сушка осуществляется сухим воздухом, температура которого на входе 200 °С, а скорость движения 2 м/с. Определить количество паров спирта, испаряющихся с единицы поверхности за час.

16.1. Минеральное масло поступает в маслоохладитель с температурой 70 °С и охлаждается до температуры 30 °С. Температура охлаждающей воды на входе 20 °С. Определить температуру воды на выходе из маслоохладителя, если расход масла составляет 10000 кг/час, а воды 20400 кг/час. Потерями тепла в окружающую среду можно пренебречь.

16.2. В воздухоподогревателе воздух нагревается от температуры 20 °С до температуры 210 °С, а горячие газы охлаждаются от температуры 410 °С до температуры 250 °С. Определить среднелогарифмический температурный напор для случаев движения их по прямоточной и противоточной схемам.

16.3. В трубчатом пароводяном теплообменнике сухой насыщенный водяной пар с давлением 3,5 бар конденсируется на внешней поверхности труб. Вода, движущаяся по трубам, нагревается от температуры 20 °С до температуры 90 °С. Определить расход пара в пароводяном теплообменнике, если расход воды составляет 8000 кг/час. Считать, что переохлаждение конденсата отсутствует.

16.4. Определить поверхность нагрева водяного экономайзера, в котором теплоносители движутся по противоточной схеме, если известны следующие величины: температура газов на входе 420 °С, расход газов 220 т/час; температура воды на входе 105 °С; расход воды 120 т/час; количество передаваемого тепла 13,5 МВт.

16.5. Определить поверхность нагрева и число секций водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе». Греющая вода движется по внутренней стальной трубе диаметром 35/32 мм и имеет температуру на входе 95 °С. Расход греющей воды 2,13 т/час. Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому каналу между трубами и нагревается от температуры 15 °С до 45 °С. Внутренний диаметр внешней трубы 48 мм. Расход нагреваемой воды 3,2 т/час. Длина одной секции теплообменника 1750 мм. Потерями тепла через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.

16.6. В секционном теплообменнике типа «труба в трубе» горячее трансформаторное масло охлаждается водой. Масло движется по внутренней латунной трубе диаметром 14/12 мм со скоростью 4 м/c. Температура масла на входе в теплообменник равна 100 °С. Вода движется по кольцевому зазору противотоком по отношению к маслу со скоростью 2,5 м/с; ее температура на входе 20 °С. Внутренний диаметр внешней трубы 22 мм. Определить общую длину теплообменной поверхности, при которой температура масла на выходе будет 60 °С. Потерями тепла через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Теплофизика ТТ.136

ТТ.136

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задание 1

Расчет времени образования взрывоопасной концентрации

В производственном помещении размерами 11 х 8 х 3,95 (м) проходит газопровод (газ – С2Н4) диаметром D = 25 мм, температурой газа t1 = 8 0C и избыточном давлении Р1 = 17,9 см вод.ст. В результате аварии на поверхности трубопровода образовался свищ (трещина) площадью F = 3,8 мм2.

Оценить время образования взрывоопасной концентрации в помещении, а также величины скоростей газового потока в трубопроводе и на срезе свища. Условия в помещении до аварии считать комфортными.

Стоимость: 180 руб (вариант 162)

Задание 2

Термодинамический расчет цикла ДВС

Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания пожарного автомобиля имеет следующие характеристики: степень сжатия e = 8,5; степень повышения давления l = 4,2;  степень предварительного расширения r = 1; начальное давление P1 = 102 кПа; начальная температура t1 = 5 0C.

Принимая в качестве рабочего тела 1 кг продуктов горения с удельной изобарной теплоемкостью Ср = 1000 кДж/кг 0С и удельной изохорной теплоемкостью Сv = 800 (кДж/кг 0С), μ = 34 кмоль/кг, необходимо определить:

- параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла (давление, температуру, удельный объем);

— тепло и работу, для каждого из процессов, входящих в цикл;

- термический КПД цикла, сравнив его с КПД цикла Карно, имеющего одинаковые по сравнению с расчетным циклом максимальное и минимальное значения температур.

Стоимость: 270 руб (вариант 162)

Есть готовые решения этих задач, контакты

Рубрика: Теплофизика | Метки: , | Добавить комментарий

Техническая термодинамика ТТ.82

ТТ.82

Часть задач есть решенные, контакты

1.1. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает  (0,2 + 0,02 n) МПа, а атмосферное давление равно 755 мм рт. ст.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

1.2. Разрежение в газоходе парового котла, измеряемое тягомером, равно (15 + n) мм вод. ст. Определить абсолютное давление газов, если показание барометра 730 мм рт. ст., и выразить его в МПа.

1.3. В баллоне емкостью 40 л находится кислород при давлении (100 + n) кгс/см2 по манометру. Температура кислорода 25°С, атмосферное давление равно 745 мм рт. ст. Определить массу кислорода и его плотность.

1.4. Чему равна масса V м3 водорода, кислорода и углекислого газа, если Рман = 6 кгс/см2; Рбар = 750 мм рт. ст.; t = 100°С. Объем газа V равен (n + 1) м3.

1.5. В резервуаре емкостью 12 м3, содержащем в себе воздух для пневматических работ, давление равно 8 ат по манометру при температуре воздуха 25°С. После использования части воздуха для работ давление его упало до (3 + 0,1 n) ат, а температура – до 17°С. Определить, сколько кг воздуха израсходовано, если Рбар = 755 мм рт. ст.

1.6. Сосуд емкостью V = 10 м3 заполнен углекислым газом. Определить абсолютное давление в сосуде, если масса газа равна (1 + n) кг, а температура равна 27°С.

1.7. Поршневой компрессор всасывает в минуту 3 м3 воздуха при t = 17°С и барометрическом давлении Рбар = 750 мм рт. ст. и нагнетает его в резервуар, объем которого равен 8,5 м3. За какое время (в мин) компрессор поднимет давление в резервуаре до значения Р = (6 + n) ат, если температура в резервуаре будет оставаться постоянной? Начальное давление в резервуаре было 750 мм рт. ст., а температура равнялась 17°С.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

1.8. Плотность воздуха при нормальных условиях ρн = 1,293 кг/м3. Чему равна плотность воздуха при абсолютном давлении p = (1,5 + n) МПа и температуре t = (20 + n)°С?

Стоимость: 60 руб (3 вариант)

1.9. Дутьевой вентилятор подает в топку парового котла воздух в количестве 102000 м3/ч при t = 300°С и давлении (избыточном) м = 155 мм вод. ст. Барометрическое давление Рбар = (740 + n) мм рт. ст. Определить часовую производительность вентилятора при нормальных условиях Qн в м3 н/ч.

1.10. Определить диаметр воздуховода для подачи (50 + n) · 100 кг/ч воздуха при абсолютном давлении 1,15 бар, если температура этого воздуха 22°С. Скорость воздуха в воздуховоде равна 8 м/с.

2.1. Объемный состав газообразного топлива следующий: H2 = (10 + n) %, CH4 = (90 – n) %. Определить среднюю молекулярную массу и газовую постоянную смеси.

2.2. Объемный состав продуктов сгорания СО2 = 12,3 %; O2 = 7,2 %; N2 = 80,5 %. Определить плотность и удельный объем смеси при t = 800°C и Pбар = (740 + n) мм рт. ст.

Стоимость: 60 руб (1 вариант)

2.3. В резервуаре емкостью V = (155 – n) м3 находится светильный газ при давлении Р = 4 ат и температуре t = 18 °C. Объемный состав газа Н2 = 46 %; СН4 = 32 %; СО = 15 %; N2 = 7 %. После израсходования некоторого количества газа давление его понизилось до 3,1 ат, а температура упала до 12°С. Определить массу израсходованного газа.

2.4. Массовый состав смеси следующий: СО2 = 18 %; O2 = n %; N2 = (82 – n) %. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы при t = 180°C 8 кг ее занимали объем 40 л?

2.5. Анализ продуктов сгорания топлива показал следующий объемный состав: CO2 = 12,2 %; O2 = 7,1 %; CO = n %; N2 = (80,7 – n) %. Найти массовый состав газов, составляющих продукты сгорания.

2.6. В резервуаре объемом 10 м3 находится газовая смесь, состоящая из n кг кислорода и (40 – n) кг азота. Температура смеси равна 27°С. Определить парциальные давления компонентов смеси.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

2.7. Плотность смеси азота и углекислого газа при давлении 1,4 бар и температуре (45 + n)°C равна 2 кг/м3. Определить массовый состав смеси.

Стоимость: 60 руб (1 вариант)

3.1. Вычислить среднюю массовую теплоемкость при постоянном давлении Срm для СО2 в интервале температур от t1 = 200°С до t2 = (500 + 10 n)°С. Необходимые для расчетов зависимости даны в приложении.

Стоимость: 60 руб (1 вариант)

3.2. Найти среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме Сvm для воздуха в интервале температур от t1 = 400°C до t2 = (700 + 10 n)°C.

3.3. Воздух в количестве 5 м3 при абсолютном давлении Р1 = 0,3 МПа и температуре t1 = 25°С нагревается при постоянном давлении до t2 = (100 + 2 n)°С. Определить количество теплоты, подведенной к воздуху, считая С = const.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

3.4. В закрытом сосуде объемом V = 300 л находится воздух при абсолютном давлении Р1 = 3 кгс/см2 и температуре t1 = 20°С. Какое количество теплоты необходимо подвести для того, чтобы температура воздуха поднялась до t2 = (120 + n)°С? Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также учитывая зависимость теплоемкости от температуры. Определить относительную ошибку δ, получаемую в первом случае. Проанализировать результат (см. 3.16).

Стоимость: 120 руб (21 вариант)

3.5. Воздух охлаждается от t1 = (1000 + 30 n)°C до t2 = 100°C в процессе с постоянным давлением. Какое количество теплоты теряет 1 кг воздуха? Задачу решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также учитывая зависимость теплоемкости от температуры. Определить относительную ошибку δ, получаемую в первом случае. Проанализировать результат (см. 3.17.).

Стоимость: 120 руб (1 вариант)

3.6. Газовая смесь имеет следующий состав по объему; CO2 = 12 %, O2 = 8 %, H2O = n %, N2 = (80 – n) %. Определить для данной смеси среднюю массовую теплоемкость Сpm в интервале от t1 до t2, если смесь нагревается от t1 = 100°C до t2 = 300°С.

3.7. Продукты сгорания топлива поступают в газоход парового котла при температуре газов t Г′ = 1100°C и покидают газоход при температуре газов tГ″ = 700°C. Объемный состав газов следующий: CO2 = 11 %, O2 = 6 %, H2O = n %, N2 = (83 – n) %. Определить, какое количество теплоты теряет 1 м3 газовой смеси, взятой при нормальных условиях.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

3.8. Для использования теплоты газов, уходящих из топок паровых котлов, в газоходах последних устанавливают воздухоподогреватели. Пусть известно, что воздух нагревается в воздухоподогревателе от t΄в = 20ºC до t´´в = 250ºC, а продукты сгорания (газы) при этом охлаждаются от t´Г = 350ºC до t´´Г = 160ºС. Объемный состав продуктов сгорания, проходящих через воздухоподогреватель, следующий: CO2 = 12 %, O2 = 6 %, H2O = n %, N2 = (82 – n) %. Принять, что вся теплота, отдаваемая газами, воспринимается воздухом и процесс происходит при неизменном давлении. Определить расход воздуха, приведенный к нормальным условиям Vвн, если известно, что расход газов Vгн = 66 · 103 м3 н/ч.

Стоимость: 90 руб (2 вариант)

4.1. В сосуд, содержащий 5 л воды при температуре 20°С, помещен  электронагреватель мощностью (500 + 10 n) Вт. Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагрелась до температуры кипения 100°С. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

Стоимость: 90 руб (2 вариант)

4.2. В котельной электростанции за 10 ч работы сожжено (100 + 10n) т каменного угля с теплотой сгорания Qрн = 7000 ккал/кг. Найти количество выработанной электроэнергии и среднюю мощность станции за указанный период работы, если КПД процесса преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 22 %.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

4.3. Найти часовой расход топлива, который необходим для работы паровой турбины мощностью 25 МВт, если теплота сгорания топлива Qрн = (33 + 0,1 n) МДж/кг и известно, что на превращение тепловой энергии в электрическую используется только 35 % теплоты сожженного топлива.

Стоимость: 60 руб (1 вариант)

4.4. Найти изменение внутренней энергии 1 кг воздуха при охлаждении его от t1 = (300 + 10 n)°C до t2 = 50°C. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.

4.5. Определить изменение внутренней энергии 2 м3 воздуха, если температура его понижается от t1 = (200 + 10 n)°С до t2 = 70°С. Учесть зависимость теплоемкости от температуры. Начальное давление воздуха (абсолютное) p1 = 0,6 МПа.

Стоимость: 60 руб (3 вариант)

4.6. Газ, состояние которого определяется на диаграмме р, v точкой 1 (рис. 4.4), переходит в состояние 2 по пути 1с2. При этом к газу подводится (50 + 2 n) кДж/кг энергии в виде теплоты и газом совершается 30 кДж/кг работы. Затем этот газ возвращается в исходное состояние в процессе, который в диаграмме p, v изображается линией 2а1. Сколько теплоты нужно подвести к рассматриваемому газу в некотором другом процессе 1d2, чтобы от газа получить 10 кДж/кг работы? Сколько нужно подвести или отвести теплоты в процессе 2а1, если на сжатие в этом процессе расходуется 50 кДж/кг?

4.7. Найти внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг азота, если температура его равна (100 + 10 n)°С, а давление (абсолютное) 0,6 МПа. Теплоемкость считать независящей от температуры.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

4.8. Определить внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 1 кг газовой смеси, объемный состав которой следующий: rO2 = (40 – n) · 0,01; rN2 = (60 + n) · 0,01. Температура смеси (200 + n)°С, а давление (абсолютное) 0,4 МПа. Зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.

Стоимость: 120 руб (2 вариант)

4.9. Рабочим телом газотурбинного двигателя является смесь идеальных газов. Массовый состав смеси следующий: CO2 = 20 %, O2 = 8 %, H2O = n %, N2 = (72 – n) %. При прохождении через газовую турбину температура потока газовой смеси снижается с t1 = 1200°C до t2 = 400°C. Определить техническую работу газовой турбины в расчете на 1 кг рабочего тела, пренебрегая теплообменом в окружающую среду и зависимостью теплоемкости от температуры.

4.10. Решить задачу 4.9, учитывая зависимость теплоемкости от температуры. Теплообменом между рабочим телом и окружающей средой пренебречь.

5.1. (2 + n) м3 воздуха при давлении 0,5 МПа и температурой 50°С смешивается с (10 + n) м3 воздуха при давлении 0,2 МПа и температуре 100°С. Определить давление и температуру смеси. Теплообмен с окружающей средой отсутствует.

Стоимость: 120 руб (2 вариант)

5.2. В двух разобщенных между собой сосудах А и В содержатся следующие газы: в сосуде А – (50 + n) л азота при давлении = 2 МПа и температуре = 200°C, в сосуде В – (200 + 2 n) л углекислого газа при давлении = 0,5 МПа и температуре = 600°C. Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов.

Теплообменом с окружающей средой и зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.

5.3. В сосуде А находится (100 + 2 n) л водорода при давлении 1,5 МПа и температуре 1200°С, а в сосуде В – (50 + 2n) л азота при давлении 3 МПа и температуре 200°С. Найти давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.

5.4. В газоходе котельной смешиваются уходящие газы трех котлов, имеющие атмосферное давление. Будем считать, что эти газы имеют одинаковый состав (массовый): CO2 = 12 %, O2 = 8 %, H2O = n %, N2 = (80 – n) %. Часовые расходы газов составляют V1 = 7100 м3/ч; V2 = 2600 м3/ч; V3 = 11200 м3/ч, а температура газов соответственно равна t1 = 170°C; t2 = 220°C; t3 = 120°C. Определить температуру газов после смешения и их объемный расход через дымовую трубу при этой температуре. Теплообменом в окружающую среду и зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.

5.5. Уходящие газы из трех паровых котлов при давлении 0,1 МПа смешиваются в сборном газоходе и через дымовую трубу удаляются в атмосферу. Объемный состав уходящих газов из отдельных котлов следующий:

из первого:

CO2 = 10 %; O2 = 7 %; H20 = n %; N2 = (83 – n) %;

из второго:

CO2 = 12 %; O2 = 8 %; H20 = n %; N2 = (80 – n) %;

из третьего:

CO2 = 13 %; O2 = 10 %; H20 = n %; N2 = (77 – n) %.

Часовые расходы газов составляют М1 = 12000 кг/ч; М2 = 6500 кг/ч; М3 = 8400 кг/ч, а температуры газов соответственно равны t1 = 130°C; t2 = 180°C; t3 = 150°C.

Определить температуру уходящих газов после смешения в сборном  газоходе и объемный расход. Принять, что киломольные теплоемкости смешивающихся газов одинаковы.

Стоимость: 180 руб 

5.6. В газоходе смешиваются три газовых потока, имеющие одинаковое давление, равное 0,2 МПа. Первый поток представляет собой азот с объемным расходом V1 = (8000 + 10 n) м3/ч при температуре 200°С, второй поток – углекислый газ с расходом V2 = (7000 + 20 n) м3/ч при температуре 500°С и третий поток – воздух с расходом V3 = (6000 + 20 n) м3/ч при температуре 800°С. Найти температуру газов после смешения и их объемный расход в общем газопроводе.

5.7. Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве (300 + 10 n) кг/ч при температуре 900°С должны быть охлаждены до 500°С и направлены в сушильную установку. Газы охлаждаются смешением газового потока с потоком воздуха, имеющего температуру 20°С. Давление в обоих газовых потоках одинаковые. Определить часовой расход воздуха, если известно, что Rгаз = Rвозд. Теплоемкость продуктов сгорания принять равной теплоемкости воздуха.

Стоимость: 60 руб (3 вариант)

6.1. В закрытом сосуде емкостью V = 300 л содержится 3 кг воздуха при давлении p1 = 8 ат и температуре t1 = (20 + n)°C. Определить давление (ат) и удельный объем после охлаждения воздуха до 0°C.

Стоимость: 60 руб (3 вариант)

6.2. В закрытом сосуде заключен газ при разрежении (p1)в = 6,7 кПа и температуре t1 = (70 + n)°C. Показания барометра – 742 мм рт. ст. До какой температуры нужно охладить газ при том же атмосферном давлении, чтобы разрежение стало (p2)в = 13,3 кПа?

Стоимость: 60 руб (4 вариант)

6.3. В закрытом сосуде емкостью V = 0,6 м3 содержится азот при давлении (абсолютном) p1 = 0,5 МПа и температуре t1 = 20°C. В результате охлаждения сосуда азот, содержащийся в нем, теряет (105 + n) кДж. Принимая теплоемкость азота постоянной, определить, какие давление и температура устанавливаются в сосуде после охлаждения.

Стоимость: 90 руб (1 вариант)

6.4. Сосуд емкостью 90 л содержит углекислый газ при абсолютном давлении 0,8 МПа и температуре 30°C. Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить газу при v = const, чтобы давление поднялось до (1,6 + 0,1 n) МПа. Теплоемкость газа считать постоянной.

6.5. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть (2 + 0,1 n) м3 воздуха при постоянном избыточном давлении p = 2 ат от t1 = 120°C до t2 = (450 + 10 n)°C? Какую работу при этом совершит воздух? Атмосферное давление принять равным 750 мм рт. ст., учесть зависимость теплоемкости от температуры.

Стоимость: 60 руб (2 вариант)

6.6. В установке воздушного отопления внешний воздух при t1 = – 15°C нагревается в калорифере при p = const до 60°C. Какое количество теплоты надо затратить для нагревания (1000 + 10 n) м3 наружного воздуха? Давление воздуха считать равным 755 мм рт. ст. Теплоемкость воздуха считать постоянной.

Стоимость: 120 руб (9 вариант)

6.7. Уходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов tг1 = 300°C, конечная tг2 = (160 – n)°C; расход газов равен (900 + 10 n) кг/ч. Начальная температура воздуха составляет tв1 = 15°C, а расход его равен (800 + 10 n) кг/ч.

Определить температуру нагретого воздуха tв2, если потери тепла в воздухоподогревателе составляет 4 %. Средние теплоемкости (cpm) для газов и воздуха принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кгּ   К).

Стоимость: 60 руб 

6.8. При сжигании в топке парового котла каменного угля объем продуктов сгорания составляет Vн = 11,025 мн3/кг (объем при нормальных условиях, приходящийся на 1 кг топлива). Анализ продуктов сгорания показывает следующий их объемный состав: CO2 = 10 %; O2 = 8 %; H2O = n %; N2 = (82 – n) %. Определить количество теплоты, теряемой с уходящими газами (в расчете на 1 кг топлива), если на выходе из котла температура газов равна 180°C, а температура окружающей среды 20°C.

Давление продуктов сгорания принять равным атмосферному. Учесть зависимость теплоемкости от температуры.

Стоимость: 120 руб (1 вариант)

6.9. Воздух в количестве (1 + n) кг при температуре t1 = 30°C и начальном давлении p1 = 0,1 МПа изотермически сжимается до конечного давления p2 = (1 + 0,1 n) МПа. Определить конечный объем, затрачиваемую работу изменения объема и количество теплоты, отводимой от газа.

Стоимость: 60 руб (1 вариант)

6.10. Воздух в количестве (12 + n) кг при температуре t = 27°C изотермически сжимается до тех пор, пока давление не становится равным 4 МПа. На сжатие затрачивается работа L = – (6 + 0,2n) МДж.

Найти начальные давление и объем, конечный объем и теплоту, отведенную от воздуха.

Стоимость: 90 руб (3 вариант)

6.11. Воздух в количестве 0,5 кг изотермически расширяется от давления p1 = 100 ат до p2. Определить давление p2 в ат, работу изменения объема L1-2 и отведенную теплоту Q1-2, если v2/v1 = (5 + n) и t1 = 30°C.

Стоимость: 90 руб (4 вариант)

6.12. В идеально охлаждаемом компрессоре происходит изотермическое сжатие углекислого газа. В компрессор поступает (700 + 10 n) м3/ч газа (приведенного к нормальным условиям) при p1 = 0,095 МПа и t1 = 47°C. Давление за компрессором p2 = 0,8 МПа. Найти теоретическую мощность приводного двигателя N0 (кВт) и теоретический расход Mв охлаждающей компрессор воды (в кг/ч), если она нагревается в системе охлаждения на Δt = 15°C.

6.13. Воздух при температуре t1 = 20°C должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры t2 = – (30 + n)°C. Конечное давление воздуха при этом должно составлять 0,1 МПа.

Определить начальное давление воздуха 1 и работу расширения 1 кг воздуха.

Стоимость: 60 руб (1 вариант)

6.14. Воздух при температуре (120 + n)°C изотермически сжимается так, что его объем становится равным 0,25 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления. Определить температуру воздуха в конце адиабатного расширения. Представить процессы расширения и сжатия в диаграммах p, v и T, s.

Стоимость: 150 руб (3 вариант)

6.15. При адиабатном расширении 1 кг воздуха (K = 1,40 = сonst) температура его падает на (100 + n) K. Какова полученная в процессе расширения работа и сколько теплоты следовало бы подвести к воздуху, чтобы ту же работу получить в изотермическом процессе?

Стоимость: 60 руб (21 вариант)

6.16. Воздух в количестве 1 кг политропно расширяется от 12 до 2 ат, причем объем его увеличился в 4 раза; начальная температура воздуха равна (120 + 2n)°C. Определить показатель политропы, начальный и конечный объемы, конечную температуру и работу расширения.

6.17. При политропном сжатии 1 кг воздуха до объема v2 = 0,1v1 температура поднялась с 10 до (90 + n)°C. Начальное давление равно 0,8 бар; R = 287 Дж/(кг  ּ K). Определить показатель политропы, конечные параметры газа, работу сжатия и количество отведенной наружу теплоты.

6.18. Воздух в компрессоре сжимается по политропе (n = 1,25) от 1 до 8 бар; начальная температура воздуха (5 + n)°C. После сжатия воздух проходит через холодильник, охлаждаемый холодной водой, начальная температура которой t1 = 10°C, а конечная равна t2 = 18°C. Определить часовой расход охлаждающей воды, если производительность компрессора 1000 мн3/ч при нормальных физических условиях, а воздух в холодильнике изобарно охлаждается до 30°C.

Стоимость: 60 руб (1 вариант)

6.19. В воздушном двигателе воздух в количестве 1 кг расширяется от p1 = (10 + 0,5 n) ат до p2 = 1 ат. Расширение может произойти изотермически, адиабатно и политропно с показателем политропы n = 1,2. Сравнить работы расширения и определить конечные параметры воздуха по этим трем процессам; начальная температура воздуха t1 = 227°C. Представить процессы на диаграмме p, v.

Стоимость: 150 руб (1 вариант)

6.20. В процессе политропного расширения воздуху сообщается (70 + n) кДж теплоты. Найти изменение внутренней энергии воздуха и произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.

7.1. Определить с помощью таблиц водяного пара [6] энтальпию, удельный объем, энтропию и внутреннюю энергию пара, если дано: p = (0,5 + n) МПа, x = 0,9.

7.2. Определить с помощью таблиц водяного пара [6] энтальпию, удельный объем, энтропию и внутреннюю энергию пара, если дано: t = (5 + 5n)°С, x = 0,7.

7.3. Найти давление, удельный объем и плотность воды, если она находится в состоянии кипения и температура ее равна (200 + 2n)°C. Использовать таблицы [6].

7.4. На паропроводе насыщенного пара установлен термометр, показывающий t = (170 + 2n)°С. С помощью таблиц водяного пара [6] определить, каково было бы показание манометра на этом паропроводе. Атмосферное давление принять равным 1 ат.

7.5. При постоянном давлении p = 1,0 МПа смешиваются две порции водяного пара. Масса пара первой порции M1 = (200 – n) кг, его степень сухости x1 = 0,85. Масса пара второй порции M2 = (80 + 5 n) кг, степень сухости x2 = 0,10. Определить степень сухости пара в образовавшейся смеси и его полную энтальпию Н (кДж). Для решения использовать таблицы водяного пара [6].

7.6. В сосуде находится влажный насыщенный пар. Его масса М = (100 + 2 n) кг и параметры t1 = 220°C, x1 = 0,64. В сосуде отсепарировано и удалено 20 кг воды, причем давление все время поддерживалось постоянным. Определить параметры p, υ, h, s оставшегося в сосуде пара, использовать для решения таблицы водяного пара [6] .

7.7. В барабане котельного агрегата находится кипящая вода и над ней водяной пар под давлением р = 9 МПа (давление абсолютное). Масса воды М = (5000 – 10 n) кг. Объем барабана V = 8м3. Какова масса пара, находящегося над зеркалом испарения, если пар считать сухим насыщенным? Использовать для решения диаграмму h, s водяного пара [6].

7.8. Определить параметры t, υ, h, s и u влажного насыщенного пара, если его давление (абсолютное) p = (0,2 + 0,1 n) бар, а степень сухости x = 0,95. Задачу решить с помощью диаграммы h, s водяного пара [6].

7.9. Определить с помощью диаграммы h, s водяного пара объем резервуара, заполненного влажным паром со степенью сухости x = 0,9, если масса пара M = (160 – 2 n) кг, а температура в резервуаре t = 120°С.

7.10. При помощи диаграммы h, s водяного пара определить теплоту парообразования r при абсолютном давлении p = (1 + n) MПа. При решении использовать также формулы (7.2) и (7.4).

7.11. По трубопроводу течет водяной пар при давлении p = 20 бар и степени сухости x = 0,96 – 0,002 n со скоростью W = 10 м/с. Расход пара М = 5000 кг/ч. Определить внутренний диаметр трубы. Использовать таблицы водяного пара [6].

7.12. С помощью таблиц водяного пара [6] определить состояние водяного пара при p = 15 бар, если на его получение из воды с температурой 0°С было затрачено (2400 – 10 n) кДж/кг теплоты.

7.13. В закрытом сосуде объемом 10 м3 находится влажный насыщенный водяной пар с абсолютным давлением p = 1,8 МПа. В объеме пара содержится (50 – n) кг жидкости. Определить массу паровой фазы в сосуде и степень сухости пара.

7.14. Определить расход тепла в пароперегревателе котельного агрегата на 1 кг пара, если параметры при входе p = 80 бар и x1 = 0,95 + 0,001 n; при выходе t = 500°C. Задачу решить с помощью таблиц водяного пара [6].

8.1. Определить с помощью таблиц водяного пара [6] конечное давление, степень сухости и количество отведенной теплоты, если в закрытом сосуде объемом 3 м3 сухой насыщенный водяной пар охлаждается от начальной температуры t1 = 210°С до конечной 2 = (60 + n)°С.

8.2. Водяной пар при давлении p1 = 25 бар и степени сухости х = 0,85 + 0,001 n нагревается при постоянном давлении до (300 + 5n)°С. С помощью таблиц водяного пара [6] определить теплоту процесса, работу расширения и изменение внутренней энергии (в расчете на 1 кг пара). Изобразить процесс в диаграммах h, s и p, υ.

8.3. Определить количество теплоты, сообщаемое пару, изменение внутренней энергии и работу расширения, если пар с температурой t = 300°С расширяется по изотерме от давления p1 = 50 бар до р2 = (1 + 0,5 n) бар. Задачу решить для 1 кг пара с помощью таблиц водяного пара [6]. Изобразить процесс в диаграммах h, s и T, s.

8.4. Определить характеристики Δh, Δu, Δs изобарного процесса водяного пара с помощью таблиц водяного пара [6] и, для сравнения, по формулам идеального газа. В начальной точке 1 процесса p1 = 0,1 МПа, t1 = 300°C, в конечной точке 2 дана температура t2 = (350 + 10n)°С. При решении использовать следующие зависимости для водяного пара [4]:

сvm0 = 1,372 + 0,00031111 · t, кДж/(кг · К);

cpm0 = 1,833 + 0,00031111 · t, кДж/(кг · К).

Изобразить процесс в диаграммах h, s и T, s.

8.5. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами p1 = 0,1 n МПа и x1 = 0,8 нагревается при постоянном давлении до состояния сухого насыщенного пара. Определить количество теплоты и другие характеристики процесса в расчете на 1 кг пара. Барометрическое давление рбар принять равным 750 мм рт. ст. Задачу решить двумя способами: с помощью диаграммы h, s и с помощью таблиц водяного пара [6].n

8.6. Перегретый пар при давлении p1 = (20 + 2 n) бар и температуре t1 = 500°С расширяется по адиабате до р2 = 0,1 бар. Определить по h, s диаграмме конечное состояние пара, изменение внутренней энергии, работу расширения l1-2 и техническую работу l1-2. Изобразить процесс в диаграммах h, s, T, s и p, v.

8.7. Водяной пар с параметрами р1 = 10 МПа и t1 = (350 + 10 n)°C адиабатно расширяется до p2 = 0,1 МПа. Определить характеристики процесса в расчете на 1 кг пара с помощью диаграммы h, s и таблиц водяного пара. Результаты свести в итоговые таблицы 8.4 и 8.5 нижеприведенного образца. В таблице 8.5 Кус – условный показатель адиабаты, равный (l1-2)таб./(l1-2)таб. Изобразить процесс в диаграмме h, s и p, υ.

8.8. Энтальпия влажного насыщенного пара при давлении p1 = 1,4 МПа составляет hx = 2600 кДж/кг. Как изменится его состояние, если к 1 кг пара будет подведено (40 + 2 n) кДж/кг теплоты при постоянном давлении? Задачу решить с помощью таблиц водяного пара [6].

8.9. Из барабана парового котла поступает в пароперегреватель (2500 + 10 n) кг/ч пара при p = 1,4 МПа и x = 0,98. Температура пара после пароперегревателя равна (300 + n)°С. Найти с помощью таблиц водяного пара количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе за 1 час и отношение диаметров паропроводов до и после пароперегревателя, считая скорости пара в них одинаковыми. Изобразить процесс перегрева пара в диаграммах h, s, p, υ и T, s.

8.10. ТЭЦ отдает на производственные нужды предприятию Dпр = (20 · 103 + n · 102) кг/ч пара при p = 0,7 МПа и x = 0,95. Предприятие возвращает конденсат в количестве 60 % Dпр при температуре tвозвр = 70°С.

Потери конденсата покрываются химически очищенной водой, имеющей температуру tхим = 90°С. Сколько кг топлива в час нужно было бы сжечь в топке парогенератора, работающего с КПД ηпр = 0,80, если бы этот парогенератор специально вырабатывал пар для нужд предприятия и если теплота сгорания топлива Qрн = 7165 ккал/кг?

8.11. Водяной пар с начальным давлением p1 = 10 МПа и степенью сухости x0 = 0,95 поступает в пароперегреватель парового котла, где его температура увеличивается на Δt = (150 + 5n)°С. После пароперегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления p2 = 4 кПа. Определить (по h, s – диаграмме) количество теплоты (на 1 кг пара), подведенное в пароперегревателе, и степень сухости в конце расширения. Построить процессы 0-1 и 1-2 в диаграмме h, s.

9.1. Определить влагосодержание воздуха при температуре t = 60°С и барометрическом давлении pбар = (735 + n) мм рт. ст, если относительная влажность воздуха φ = 60 %.

9.2. Определить плотность влажного воздуха при параметрах t = (300 + n)°С, p = 0,3 MПa, d = 30 г/кг. Указание: использовать уравнение Клапейрона.

9.3. Определить абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в нем рп = 0,03 МПа, а температура воздуха t = (80 – n)°С. Показание барометра pбар = 745 мм рт. ст.

9.4. Парциальное давление пара в атмосферном воздухе составляет 0,01 МПа, температура воздуха равна (50 + n)°С. Определить относительную влажность воздуха. Найти точку, соответствующую состоянию воздуха на диаграмме H, d (рис. П1 в приложении).

9.5. Состояние влажного воздуха характеризуется температурой t = (25 + n)°С и относительной влажностью φ = 30 %. Барометрическое давление, при котором находится воздух, равно 745 мм рт. ст. Найти парциальное давление пара в воздухе и его влагосодержание. Найти на диаграмме H, d точку, соответствующую состоянию воздуха, определить из диаграммы d и сравнить с результатом решения (рис. П1 в приложении).

9.6. Наружный воздух имеющий температуру t = 20°С и влагосодержание d = (6 + 0,1 n) г/кг, подогревается до температуры 50 °С. Определить относительную влажность наружного и подогретого воздуха. Барометрическое давление воздуха принять равным 0,1 МПа. Изобразить процесс подогрева воздуха в диаграмме H, d.

9.7. Для использования теплоты газов, уходящих из паровых котлов, газоходах последних устанавливают водоподогреватели, называемые водяными экономайзерами. Минимально допустимая температура воды, поступающей в экономайзер, должна быть, по крайней мере, на 10° выше температуры точки росы водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. В противном случае возможна конденсация паров на трубах экономайзера и коррозия металла, особенно если в уходящих газах присутствует продукт сгорания серы (SO2).

Определить допускаемую температуру питательной воды, если объем продуктов сгорания (Vпс)н = 9,60 м3н /кг, а объем водяных паров (Vвп)н = (0,24 + n · 10-3) м3н /кг. Давление продуктов сгорания в газоходе экономайзера принять равным 0,1 МПа.

10.1. Воздух из резервуара с постоянным давлением р1 = (1 + 0,1 n) МПа и температурой t1 = 15°C вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром (10 + n) мм. Найти скорость истечения воздуха и его секундный массовый расход. Атмосферное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения считать адиабатным.

10.2. Из резервуара, в котором находится кислород с постоянным давлением р1 = (5 + 0,1 n) МПа, газ вытекает через сужающееся сопло в среду с давлением p2 = (4 + 0,1 n) МПа. Температура кислорода в резервуаре равна 100ºС. Определить теоретическую скорость истечения и расход, если площадь выходного сечения сопла f2 = 20 мм2. Найти также скорость истечения кислорода и его расход, если истечение будет происходить в атмосферу. В обоих случаях считать истечение адиабатным. Атмосферное давление принять равным 0,1 МПа.

10.3. Определить скорость истечения водяного пара из сужающегося сопла (W2)и из сопла Лаваля (W»2), если абсолютное давление пара на входе в сопло р1 = 3,5 МПа, температура пара на входе в сопло t1 = (300 + 10 n)ºС и давление среды (пара) на выходе из сопла (абсолютное) p2 = 0,1 МПа. Найти также скорость звука α в критическом сечении (т.е. на выходе сужающегося сопла) приняв К = 1,3. Вычислить также отношение W»2/W1, показывающее эффективность использования сопла Лаваля. Истечение считать изоэнтропным. Задачу решить с помощью таблиц водяного пара [6].

10.4. Влажный пар с начальными параметрами p1 = (50 – n) бар и степенью сухости x1 = 0,95 вытекает из сопла Лаваля в среду с давлением p2 = 1 бар. Найти скорость истечения и состояние пара в конце процесса, а также площадь выходного сечения сопла, если М = 3 кг/с. Задачу решить с помощью диаграммы h, s [6].

10.5. Решить задачу по условию 10.4 для случая, когда истечение происходит через сужающееся сопло.

10.6. Водяной пар с параметрами p1 = 30 бар и t1 = (300 + 5n)°С расширяется адиабатно в сопле Лаваля до давления среды р2 = 1 бар. С помощью диаграммы h, s водяного пара [6] определить скорость истечения W2 и параметры пара в выходном сечении сопла. Для сравнения определить скорость истечения W2 в случае, когда используется сужающееся сопло.

10.7. До какого давления p2 необходимо дросселировать влажный насыщенный пар при р1 = (50 – n) бар и x1 = 0,95, чтобы он стал сухим насыщенным? Задачу решить с помощью диаграммы h, s водяного пара [6].

10.8. Влажный насыщенный водяной пар с параметрами: давление р1 = (50 – n) бар и x = 0,65 дросселируется до давления р2 = 1 бар. Определить параметры пара после дросселирования с помощью таблиц водяного пара [6]. Как изменилась при дросселиравании температура пара?

10.9. Давление воздуха при движении через вентиль понижается от р1 = (0,8 + 0,01n) МПа до р2 = 0,6 МПа. Начальная температура воздуха t1 = 20°С. Определить изменение температуры и энтропии в рассматриваемом процессе дросселирования.

10.10. Воздух в количестве 5 кг при температуре t1 = 200°С дросселируется от давления р1 = (1,2 + 0,01 n) МПа до давления 0,7 МПа. Определить энтальпию воздуха после дросселирования (принимая, что энтальпия его при температуре 0°С равна нулю) и изменение энтропии в рассматриваемом процессе.

11.1. Определить термический КПД цикла Ренкина (без учета работы) по заданным p1, t1 и p2, которые приведены в таблице 11.1 по вариантам.

11.2. По условию задачи 8.11 определить адиабатную и действительную работу турбины, если внутренний относительный КПД турбины равен 0,85. Найти также термический КПД цикла Ренкина (без учета работы насоса) и удельные (теоретический и действительный) расходы пара. Процессы расширения в турбине изобразить в диаграмме h, s.

11.3. Определить термический КПД цикла Ренкина с учетом работы питательного насоса, если параметры пара на входе в турбину: p1 = (20 + 6 n) бар и t1 = 400°C. Давление пара на выходе из турбины p2 = 0,05 бар. Для сравнения определить также термический КПД без учета работы насоса и оценить получаемую при этом погрешность δ в %. Исследовать зависимость δ = f(p1) при t1 = const и р2 = const.

11.4. Найти термический КПД цикла Ренкина, если начальные параметры пара р1 = 10 МПа, t1 = 500°C. Давление в конденсаторе p2 = 0,05 бар. Определить, насколько уменьшится ηt, если на входе в турбину пар дросселируется до давления p1′ = (9,0 – 0,08 n) МПа. Исследовать зависимость Δηt = fp1), где Δηt – уменьшение термического КПД вследствие дросселирования, а Δр = 100 (р1p1 ′ )/р1 – уменьшение давления р1 при дросселировании в %.

11.5. В паротурбинной установке с начальными параметрами пара р1 = 14 МПа, t1 = 550°C и давлением в конденсаторе р2 = 5 кПа был введен промежуточный перегрев пара при давлении рпп до температуры tпп. Для вариантов с 1 по 15 включительно рпп = 1 МПа, tпп = (380 + 10 n)°C; для вариантов с 16 по 30 включительно рпп = [25 – (30 – n) 0,5] бар, tпп = 450°C.

Найти ηtпп цикла с промежуточным перегревом и сравнить его с ηt цикла Ренкина до введения промежуточного перегрева пара. Исследовать зависимости Δηt = f(pпп) и Δηt = f(tпп), оценить влияние промежуточного перегрева конечную степень сухости пара в процессе расширения. Процессы расширения в турбине изобразить в диаграмме h, s. Δηt = ηtпп – ηt.

11.6. Заводская ТЭЦ работает по схеме П-установки (рис. 11.9), на ней работают две паровые турбины с противодавлением мощностью (4000 + 10 n) кВт каждая. Весь пар из турбин направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения. Турбины работают с полной нагрузкой, потери конденсата на производство отсутствуют. Параметры пара: на входе в турбины – р1 = 3,5 МПа, t1 = 435°C; на выходе из турбин – р2 = 0,12 МПа.

Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если КПД котельной (ηку) равен 0,84, а теплота сгорания топлива Qн = (28470 + 10 n) кДж /кг. Определить также количество теплоты, потребляемой на производстве, Qпр в МДж.

Указание: Расход топлива в котельной ТЭЦ определяется из уравнения , где Q – количество теплоты, сообщенной в котельной для получения пара с параметрами р1 и t1, МДж/ч;

B – часовой расход топлива, кг/ч;

Qрн – теплота сгорания топлива, МДж/кг;

ηку – КПД котельной.

11.7. Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и тепловой энергии в отдельной котельной низкого давления. Конечное давление пара в конденсационной установке принять р2 = 4 кПа. КПД котельной низкого давления принять тот же, что и для котельной ТЭЦ.

Определить экономию топлива на ТЭЦ по сравнению с раздельной выработкой электрической и тепловой энергии. Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты.

Указания: а) расход теплоты на производстве Qпр принять таким же, как в задаче 11.6.

б) экономию топлива определять по формуле, где δв – экономия топлива при использовании ТЭЦ, %;

ВΣ = Вэ + Вт – суммарный расход топлива при раздельной выработке электрической (Вэ) и тепловой (Вт) энергии, кг/ч.

в) коэффициенты использования теплоты вычислять по формулам:

В этих выражениях Nэ – электрическая мощность турбин, в МВт; Qпр – количество теплоты, потребляемой на производстве, МДж/ч; Qрн – теплота сгорания топлива, МДж/кг.

11.8. Паровая турбина электростанции работает при параметрах пара: p1 =3,5 МПа; t1 = 435°C; р2 = 0,004 МПа. Для подогрева питательной воды из турбины собирается пар при pотб = (120 + 10 n) кПа, см. схему на рис. 11.10. Регенеративный подогреватель смешивающегося типа, конденсат в нем подогревается до температуры насыщения, соответствующей давлению в отборе.

Определить термический КПД установки (η), теоретический удельный расход пара dор, а также повышение термического КПД в сравнении с установкой тех же параметров, но работающей по циклу Ренкина без регенеративного подогрева питательной воды. Показать процесс расширения в диаграмме h, s. Исследовать зависимость δηt = f(α) и dор = f(α), где дзt =  — повышение термического КПД, %; α – доля отбора.

Указание: При определении ηt работу насоса не учитывать (в обоих случаях).

11.9. Определить эффективную мощность Ne и эффективный КПД газотурбинной установки (ГТУ) без регенерации теплоты (рис. 11.12), если дано: степень повышения давления в компрессоре πк = p1/р2 и температура газов перед турбиной t3 – приведены по вариантам в таблице 11.2; Gв = 50 кг/с; температура воздуха на входе в компрессор t1 = 30°C; адиабатный КПД компрессора ηкад = 0,82; относительный внутренний КПД турбины ηтoi = 0,87; механический КПД ηм = 0,98. Исследовать зависимости ηi = f( π к) при t3 = const, где ηi –внутренний КПД ГТУ.

12.1. В компрессор воздушной холодильной установки (ХУ) воздух поступает из холодильной камеры при давлении p1 = 0,1 МПа и температуре t1 = (– 15 + 0,5n)°C. После изоэнтропного сжатия до давления p2 = 0,4 МПа воздух поступает в теплообменник, где при p2 = const его температура снижается до t3. Затем воздух поступает в детандер, где происходит изоэнтропное расширение до первоначального давления p1, и в холодильную камеру. В холодильной камере при p1 = const воздух отнимает теплоту от охлаждаемых тел и нагревается до температуры t1.

Определить: холодильный коэффициент ХУ; температуру воздуха, поступающего в холодильную камеру; количество теплоты, забираемое в теплообменнике охлаждающей водой (в кВт); расход воздуха и теоретическую потребную мощность, если холодопроизводительность установки Q2 = (100 + 2n) кВт.

Изобразить цикл в диаграммах p, υ и T, s.

Исследовать зависимость εt = f (t1).

Определить также холодильный коэффициент для ХУ, работающий по циклу Карно для того же интервала температур. Изобразить цикл Карно в диаграммах T, s вместе с циклом воздушной ХУ.

12.2. Воздушная ХУ производит лед при температуре – (3 + 0,1 n)°C из воды с температурой 10°C. Воздух, поступающий в компрессор, имеет температуру t1 = — (10 + 0,1n)°C, давление p1 = 0,1 МПа и сжимается до давления p2 = 0,4 МПа. Затем воздух поступает в теплообменник, где изобарно охлаждается до t3 = 20°C. Расход воздуха равен 1000 м3/ч при нормальных условиях.

Определить холодильный коэффициент, мощность, потребную для привода компрессора, и количество льда, полученного в час. Определить также холодильный коэффициент ХУ, работающий по циклу Карно в том же интервале температур.

Изобразить циклы воздушной ХУ и Карно в диаграммах T, s (совместно). Указание: теплоту затвердевания воды при р = 0,1 МПа принять qзатв = 330,7 кДж/кг. Теплоемкость льда считать разной сл = 2,09 кДж/кг · К, а теплоемкость воздуха при нормальных условиях – ср = 1,298 кДж/(м3 н · К).

12.3. Компрессор К паровой ХУ (рис. 12.5) всасывает пар фреона-12 при температуре t1 = (–30 + 0,5n)°C и степени сухости х1 = 0,97 и изоэнтропно сжимает его до давления р2, при котором степень сухости х2 = 1. Из компрессора фреон-12 поступает в охладитель, где изобарно охлаждается водой с температурой на входе t = 12°C, а на выходе t = 20°C, превращаясь при этом в жидкость. В редукционном вентиле жидкий фреон-12 дросселируется до состояния влажного насыщенного пара, с давлением р1, после чего направляется в испаритель, из которого выходит со степенью сухости х1.

Определить теоретическую мощность двигателя ХУ, часовой расход фреона-12 и охлаждающей воды в охладителе, если холодопроизводительность установки Q2 = 200 МДж/ч.

Определить холодильный коэффициент ХУ, изобразить цикл в диаграмме T, s. Свойства фреона-12 даны в таблице П6 приложения.

12.4. Современные мощные электрогенераторы работают с применением водородного охлаждения. Циркулирующий в системе охлаждения водород может быть использован как рабочее тело в схеме ТН (рис. 12.7), работающего по газовому циклу (рис. 12.3 и 12.4).

Чему равен коэффициент преобразования этой установки, если давление водорода в системе охлаждения генератора постоянно: р1 = р4 = 0,097 МПа, а температуры в точках 1, 3 и 4 соответственно равны: t1 = 40°C, t3 = (60 + n)°C и t4 = 20°C? Каково давление водорода р2, поступающего в теплообменник? Теплоемкость ср водорода считать не зависящей от температуры, а процессы сжатия в компрессоре и расширения в детандере – адиабатными. Давления водорода на входе и выходе из теплообменника равны (т. е. р1 = р3).

12.5. Для отопления зданий может быть использована теплонасосная установка, в которой нижним источником теплоты служит окружающая среда. В результате работы ТН теплота окружающей среды передается источнику теплоты с более высокой температурой, чем окружающая среда.

Сколько можно получить теплоты в час для отопления здания при помощи ТН, если температура окружающей среды tОС = (n – 15)°C, температура нагревательных устройств tН = 70°C ? Мощность двигателя компрессора N = 15 кВт.

Принять, что установка работает по циклу, изображенному на рис. 12.8. Холодильный агент – фреон-12. Определить также коэффициент преобразования ТН ξ и построить ξ = f(tос) – по результатам работы группы.

Часть задач есть решенные, контакты

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

Гидравлика Р.16.1

Р.16.1

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задача 1

Определить во сколько раз сжимается жидкость с объемным модулем упругости Е = 2100 МПа под давлением р = 200 МПа.

Стоимость: 60 руб

Задача 2

Из отверстия боковой стенки сосуда по горизонтальной трубе постоянного сечения вытекает вода. Предполагая уровень воды в сосуде постоянным и пренебрегая гидравлическими сопротивлениями, определить расход воды по трубопроводу, если уровень воды над осью трубопровода H = 1,8 м, а диаметр трубопровода d = 6,2 см.

Стоимость: 60 руб

Задача 3

Определить потерю напора по длине в цилиндрической шероховатой газовой трубе домового водопровода. Внутренний диаметр трубы d = 5 см, длина трубы l = 20 м. Средняя скорость течения воды в трубе 1 м/с. Эквивалентная шероховатость стенок трубы Δ = 0,12 мм.

Стоимость: 90 руб

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Теплотехника ТТ.135

ТТ.135

Есть готовые решения этих задач, контакты

 Задача № 1

Определить давление, объем, температуру газа в начале процесса (р1, V1, Т1) и  конце процесса (р2, V2, Т2), теплоту Q1,2, работу расширения L1-2, изменение внутренней энергии ΔU1-2, энтальпии ΔН1-2 и энтропии ΔS1-2. Изобразить процесс в р, ν и Т, s – диаграммах. Газ считать идеальным с постоянной теплоемкостью.

Стоимость 150 руб (4 вариант)

Задача № 2

Пользуясь h, s – диаграммой для водяного пара, определить термические параметры состояния (р, ν, t) энтальпию h и энтропию s в начале и в конце заданного процесса, а так же качественное состояние Н2О (жидкость, насыщенная жидкость, влажный, сухой насыщенный или перегретый пар) в начале и конце процесса. Для влажного пара определить степень сухости х. Определить удельную теплоту Q1-2 и удельную работу расширения l1-2, изобразить схематически процесс в N, s и h, s – диаграммах.

Стоимость 180 руб (4 вариант)

Задача № 3

Определить начальные конечные параметры состояния (р, ν, t), теплоту q и работу расширения l для каждого процесса, из которых состоит цикл. Для цикла в целом определить поведенную q1 и отведенную q2 теплоту, работу цикла lц и термический КПД ηm, считая рабочим телом воздух в идеально-газовом состоянии с постоянной теплоемкостью. Изобразить цикл в р, ν – диаграмме.

Стоимость 180 руб (4 вариант)

Задача № 4

Стена помещения выполнена из кирпича (толщина кладки l1, коэффициент теплопроводности λ1) и покрыта снаружи слоем теплоизоляции толщиной l2 с коэффициентом теплопроводности λ2. Температура воздуха внутри помещения tж1, коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α1. Температура наружного воздуха tж2, коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции α2. Температура внутренней поверхности стены tс1, наружной поверхности теплоизоляции tс3, температура в плоскости соприкосновения кирпичной стены и теплоизоляции tс2.

Стоимость 150 руб (4 вариант)

Задача № 5

В паровом теплообменном аппарате, сухой насыщенный водяной пар конденсируется при давлении рн до состояния кипящей жидкости, а охлаждающая вода нагревается от температуры t2 до t’2. Определить расход пара G1 и площадь теплообменника F, если известен коэффициент теплопередачи k. Изобразить график изменения температур теплоносителей.

Стоимость 150 руб (4 вариант)

Есть готовые решения этих задач, контакты

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

Гидравлика Р.16

Р.16

Есть готовые решения этих задач, контакты

Задача 7

Определить объем, занимаемый нефтью весом 1,250000 МН, если ее плотность равна 850 кг/м3.

Стоимость: 60 руб

Задача 9

Определить плотность бензина, если 24,2 т его массы помещается в объеме 33,5 м3.

Стоимость: 60 руб

 Задача 11

В резервуар залито 20 м3 нефти плотностью 850 кг/м3 и 25 м3 нефти плотностью 840 кг/м3. Определить плотность смеси.

Стоимость: 60 руб

 Задача 19

При давлении 1 · 105 Па объем воды равен 1 м3. На сколько сократится объем воды при увеличении давления в 50 раз? Ответ дать в процентах.

Стоимость: 60 руб

Задача 20

Баллон объемом 36 дм3 заполнен нефтью и плотно закрыт при давлении 1 · 105 Па. Какое количество нефти необходимо закачать в баллон дополнительно, чтобы давление в нем повысилось в 25 раз? Истинный модуль сжатия нефти равен 1325 · 106 Па. Деформацией стенок баллона пренебречь.

Стоимость: 60 руб

Задача 21

При испытании прочности резервуара гидравлическим способом он был заполнен водой при давлении 50·105 Па. В результате утечки части воды через неплотности давление в резервуаре понизилось до 11,5·105 Па. Пренебрегая деформацией стенок резервуара, определить объем воды, вытекшей за время испытания. Объем резервуара 20 м3.

Стоимость: 60 руб

Задача 24

Стальной газопровод после монтажа испытывается на герметичность путем  закачки в него воды, коэффициент объемного сжатия равен 0,49 · 10-9 Па-1. Определить объем воды, закачиваемой в газопровод, если его длина 15 км, D = 0,6 м, p = 0,6 МПа. Упругостью стенок пренебречь.

Стоимость: 75 руб

Задача 28

Определить, какой вес должен иметь батискаф, чтобы достигнуть глубины H = 1400 м при диаметре корпуса D = 3 м и длине L = 6 м. Плотность морской воды на поверхности составляет 1030 кг/м3, температура 20 °C. Температура воды на глубине 1400 м 4 °C. Коэффициент сжимаемости воды 0,49 · 10−9 Па−1, коэффициент теплового объемного расширения воды 2 · 10−4 K−1.

Стоимость: 120 руб

Задача 29

23500 кг бензина при температуре 276 К занимают объем 33,25 м3. Какой объем будет занимать бензин при температуре 290 К, если давление не изменится? Коэффициент температурного расширения αt = 0,00065 К-1.

Стоимость: 75 руб

Задача 33

Какова плотность воды в паровом котле при температуре 110ºС и давлении 1373400 Па.

Стоимость: 75 руб

Задача 38

Определить кинематический коэффициент вязкости морской воды, если ее плотность равна 1020 кг/м3, а динамический коэффициент вязкости 1,15 · 10-3 Па · с.

Стоимость: 75 руб

Задача 64

Определить величину избыточного давления (рис. 13) на поверхность жидкости, находящейся в сосуде в состоянии покоя, если в трубке пьезометра вода поднялась на высоту h = 1,8 м. Свободный конец трубки открыт и сообщается с атмосферой.

Рис. 13

Стоимость: 90 руб

Задача 66

В сечениях I и II горизонтального газопровода (рис. 15) присоединены трубки дифференциального манометра. Определить разность давления в этих сечениях, если разность уровней в коленах водяного дифференциального манометра равна 24 см. Плотность газа равна 0,84 кг/м3.

Рис. 15

Стоимость: 90 руб

Задача 68

Определить разность уровней воды Δh в колене дифференциального манометра (рис. 15), если давление газа в сечении I-I равно 16 · 105 Па, а в сечении II-II 15,1 · 105 Па. Плотность газа 1,8 кг/м3.

Рис. 15_1

Стоимость: 90 руб

Задача 70

Определить высоту столба воды в пьезометре над уровнем жидкости в закрытом сосуде, если абсолютное давление p0 = 1,06 ат.

Стоимость: 60 руб

Задача 107

Вертикальный деревянный щит перегораживает канал трапецеидального сечения. Глубина воды в канале H = 1,4 м, ширина по дну b = 1,6 м, ширина по свободной поверхности жидкости B = 3,5 м. Определить полную силу давления жидкости на щит и точку приложения полной силы давления.

Стоимость: 90 руб

Задача 113

Определить силу давления нефти (рис. 30) на крышку люка-лаза резервуара и точку приложения равнодействующей, если уровень нефти над центром крышки H = 8 м, диаметр крышки d = 0,4 м, плотность нефти ρн = 836 кг/м3.

Рис. 30

Стоимость: 90 руб

Задача 118

В резервуаре на слое воды толщиной 1,2 м находится 6,6 м нефти плотностью 900 кг/м3. Диаметр резервуара равен 8 м. Определить давление на уровне дна резервуара и силу давления, приложенную к его дну.

Стоимость: 75 руб

Задача 138

Определить, какую нужно приложить силу F к рукоятке гидравлического пресса, чтобы получить силу F2, равную 156960 Н. Диаметр малого поршня d = 2,5 см, диаметр большого поршня D = 25 см. Оба поршня находятся на одинаковом уровне. Трением при движении поршней и их весом пренебречь. Большое плечо рычага a = 1 м, малое b = 0,1 м.

Стоимость: 90 руб

Задача 152

Определить гидравлический радиус потока жидкости в прямоугольном лотке, если его ширина b = 80 см, h = 38 см.

Стоимость: 75 руб

Задача 153

По трубопроводу, составленному из труб различного диаметра, перекачивается вода. Диаметр трубы в сечении 1-1 d1 = 7,6 cм, в сечении 2-2 d2 = 6,2 cм, средняя скорость потока в сечении 1-1 V = 0,8 м/с. Определить среднюю скорость воды в сечении 2-2.

Стоимость: 75 руб

Задача 156

По трубопроводу внутренним диаметром 100,3 мм перекачивается нефть плотностью 860 кг/м3 со средней скоростью 1,1 м/с. Определить суточную пропускную способность трубопровода (суточный массовый расход).

Стоимость: 60 руб

Задача 161

Определить среднюю скорость движения жидкости с сечении 2–2, если ее средняя скорость в сечении 1–1 V1 = 1,2 м/с, давление в этом сечении p1 = 1,2 ат, давление в сечении 2–2 равно p2 = 1,1 ат, центр сечения 2–2 находится ниже центра сечения 1–1 на Δh = 3 м, потери напора между сечениями на преодоление гидравлических сопротивлений hS = 1,4 м.

Стоимость: 75 руб

Задача 167

Для измерения скоростных напоров применяется гидрометрическая трубка, состоящая из пьезометра и трубки Пито (рис. 42). Определить местную скорость u движения жидкости в трубе, если разность высот Δh = 62 см. Жидкость считать идеальной.

Рис. 42

Стоимость: 75 руб

Задача 175

Трубопровод, имеющий в сечении I–I диаметр d1 = 15 см, постоянно расширяется до диаметра d2 = 40 см в сечении II–II. Центр тяжести сечения I–I расположен на 2 м ниже центра сечения II–II. Расход воды, пропускаемый по трубопроводу Q = 106 л/с. Принимая величину потерь, равной 20% от потерь напора при внезапном расширении трубопровода, определить разность давлений между сечениями I–I и II–II.

Стоимость: 90 руб

Задача 183

По трубе, внутренний диаметр которой 60,3 мм, протекает нефть в количестве 120 т/сутки. Плотность нефти 820 кг/м3. Вязкость нефти равна 0,5 Ст. Определить режим движения нефти.

Стоимость: 75 руб

Задача 185

Определить режим движения воды в трубе диаметром d = 2 см при температуре t = 15 ºC, если средняя скорость движения воды V = 0,81 м/с. Кинематический коэффициент вязкости при температуре 15 ºC ν = 0,0114 · 10-4 м2/с.

Стоимость: 60 руб

Задача 189

В самотечном трубопроводе диаметром d = 10 см течет нефть, заполняя сечение трубопровода до высоты h = 8 см. Расход нефти Q = 22 т/ч. Плотность нефти 860 кг/м3. Условная вязкость 7,2 ºВУ. Определить режим движения нефти.

Стоимость: 90 руб

Задача 190

Определить потерю напора в трубопроводе длиной l = 500 м и диаметром d = 0,15 м при перекачке нефти плотностью 950 кг/м3 и динамический коэффициент вязкости μ = 3,1 Пз. Расход нефти 20 л/с.

Стоимость: 90 руб

Есть готовые решения этих задач, контакты

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