расчет термодинамических процессов идеального газа

ТТ.90

Задачи  можно купить обратившись по e-mail или Вконтакте

ТТЮПр12.10.05

Задача №2

(расчет термодинамических процессов идеального газа)

Для газа задана комбинация процессов в Pʋ-диаграмме.

   Определить:

1. Теплоёмкость каждого процесса.
2. Параметры газа (P,ʋ,T) в характерных точках (1,2,3) процессов.
3. Суммарную работу процессов.
4. Суммарное изменение функции состояния внутренней энергии  ∆uи энтропии ∆S.
5. Суммарное тепло процессов.

Представить процессы в TS-диаграмме (без масштаба).

Задача №3

(термодинамический расчёт идеального цикла двухступенчатого компрессора)

Двухступенчатый компрессор сжимает воздух от давления      Р₁=1 бар до конечного давления Р_K. Процесс сжатия осуществляется по политропе с показателем n. Температура воздуха на входе в первую ступень компрессора 20⁰С. Производительность компрессора V,м³/ч воздуха. Сжатый в первой ступени воздух попадает в теплообменный аппарат, в котором охлаждается при постоянном давлении до температуры 20⁰С. Для охлаждения используется вода, которая нагревается на ∆t.

   Необходимо рассчитать:

1. Параметры состояния воздуха на входе и выходе каждой ступени.
2. Теплоту, выделенную в процессе сжатия воздуха.
3. Изменение внутри энергии, энтальпии и энтропии воздуха в процессе сжатия.
4. Теоретическую мощность двигателя на привод компрессора.
5. Расход охлаждающей воды в теплообменном аппарате.

Изобразить процесс двухступенчатого сжатия в Рʋ— и ТS— координатах.

 Задачи  можно купить обратившись по e-mail или Вконтакте

Задача №6

Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Пар с давлением Р₁(бар) и температурой t₁(⁰C) поступает в паровую турбину мощностью N,(МВт). Давление в конденсаторе Р_К,(бар).

   Определить:

1. Параметры пара (P,t,h,S,x,ʋ,u) во всех точках цикла Ренкина.
2. Удельный d и полный D расход пара турбиной.
3. Подведённое Q₁ и отведённое тепло Q₂ в цикле.
4. Полную полезную работу пара в цикле L₀ полезную работу 1кг пара l₀.
5. Расход охлаждающей воды М_В через конденсатор паровой турбины при нагреве её на ∆t,⁰С.
6. КПД цикла Ренкина ƞ_tR и Карно ƞ_tK при данных температурах цикла.

Построить цикл  в координатах Pʋ, TS, hS.

Построить одну из зависимостей : ƞ_t=∫(Р₁), ƞ_t=∫(t₁), ƞ_t=∫(P_K)параметры Р₁, t₁, Р_К взять произвольно.

Задача №7

(расчёт процессов сушки во влажном воздухе)

Влажный воздух в количестве G₁ с температурой t₁ и степенью сухости ϕ₁ и поступает в сушилку, после сушилки его относительная влажность будет ϕ₃.

   Определить:

1. Параметры в характерных точках.
2. Количество испарившейся в сушилке влаги.
3. Расход теплоты и воздуха, необходимый для испарения 1кг влаги.

Процессы рассчитать с использованием hd-диаграммы влажного воздуха.

Результаты расчётов параметров воздуха свести в таблицу.

Задача №8

( расчет процесса теплопроводности через плоскую многослойную стенку)

Стенка топочной камеры парового котла выполнена из пеношамота толщиной δ₁, изоляционной прослойки  из шлака δ₂ и слоя красного кирпича δ₃. Температура на внутренней поверхности камеры t₁, а на наружной – t₂. Коэффициенты теплопроводности: пеношамота λ₁=1,25 Вт/(м∙К), изоляционного слоя λ₂, красного кирпича λ₃=0,7 Вт/(м∙К).

   Определить:

1. Тепловые потери через 1м трехслойной стенки топочной камеры (q) и температуры в плоскости соприкосновения слоёв.
2. Изменение плоскости теплового потока, если:

а) внутренняя поверхность стенки топочной камеры покрылась слоем сажи толщиной 1,5мм  λ_С=0,09 Вт/(м∙К). Определить температуры на стыке слоёв.

б) изоляционную прослойку заменить красным кирпичом. Определить температуру на стыке пеношамота и красного кирпича, а также минимальную толщину стенки пеношамата, если известно, что красный кирпич разрушается при температуре 850⁰С.

Задача №10

 (расчёт теплоотдачи при свободном движении жидкости)

   Определить:

тепловой поток от неизолированного трубопровода наружным диаметром dи длинной Lк окружающему воздуху. Температура стенки t_С, температура воздуха t_Ж.

Задача №12

(расчёт водо-водянного теплообменного аппарата)

В водо-водянном теплообменнике подогревается вода для отопления жилого дома. Первичная (горячая) вода протекает внутри латунных трубок. Число трубок n, внутренний диаметр — d₁ внешний – d₂, коэффициент теплопроводности латуни  λ=90Вт/(м∙К). Температура первичной воды на входе- t₁^’, на выходе –t₁^”. Вторичная вода, используемая для отопления, протекает между труб и нагревается  от 70 до 95⁰С. Внутренний диаметр кожуха, теплообменника D=200мм. Поток тепла через поверхность теплообмена Q, МВт.

   Определить:

Величину площади поверхности нагрева теплообменного аппарата , необходимую для передачи заданного количества тепла при наличии слоя накипи (δ=0,3мм, λ_Н=2Вт/(м∙К)) на латунных трубах , а также при отсутствии накипи.

   Задачи  можно купить обратившись по e-mail или Вконтакте

Задача №14

 (расчёт КПД котельного агрегата)

  Определить:

1. Состав рабочей массы топлива и его низшую теплоту сгорания, способ сжигания топлива, тип топки, значение коэффициента избытка воздуха в топке α_Т и на выходе из котлоагрегата  α_УХ по величине присоса воздуха по газовому тракту (∆α); найти теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг (1м³) топлива и объёмы продуктов сгорания при α_УХ , а также энтальпию уходящих газов при заданной температуре уходящих газов t_УХ и α_УХ.
2. Потерю теплоты с уходящими газами q₂, составить тепловой баланс котельного агрегата и определить его КПД (брутто). Рассчитать часовой расход  натурального и условного топлива, испарительность натурального топлива, объём топочного пространства (непрерывной продувкой пренебречь). Давление и температура перегретого пара в котле Р_ПП и t_ПП , температура питательной воды t_ПВ.

Задача №15

 (расчёт производительности производственно-отопительной котельной)

   Определить:

Производительность производственно-отопительной котельной предприятия, выбрать количество и тип котлоагрегатов. Рассчитать часовой расход топлива, выбрать топочное устройство, определить его размеры, подобрать стандартную колосниковую решётку, газовую горелку или мазутную форсунку.

   Задано:

1. Потребление тепла на технологические нужды

• Расход горячей воды на технические нужды – G_Г^ТЕХ, кг/с.
• Температура горячей воды – t_Г, ⁰С.
• Теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением Р, МПа.
• Возврат конденсата – α, в % от расхода пара на технические нужды.
• Температура конденсата, возвращаемого в котельную,t_К, ⁰С.

1. Потребление пара на отопление и вентиляцию производственных и жилых зданий объёмом V_ПР и V_Ж , м³.

• Местоположение и назначение зданий.
• Греющий теплоноситель, поступающий в подогреватели системы отопления, в калориферы вентиляционной системы – насыщенный пар давлением Р_ОТ , МПа.
• Температуры сетевой воды — t_С^’=60⁰С; t_C^”=120⁰C.
• Температура конденсата после подогревателей сетевой воды — t_К^”=75⁰С.

1. Горячее водоснабжение

• Расход горячей воды на производственные здания – G_Г^ПР, МПа.
• Температура горячей воды – t_Г, ⁰С.
• Начальная температура воды – t_Х, ⁰С.
• Греющий теплоноситель – насыщенный пар давлением Р_ОТ, МПа.
• Количество жителей в посёлке – m человек, из них работают на предприятии – (m-500) человек.

1. Котельная.

• Вид топлива и его состав.
• КПД котла брутто – ƞ_КУ.
• Температура питательной воды, поступающей в котел, t_ПВ=100⁰С.
• Расход пара на потери и собственные нужды котельной – d_СН, % от расхода пара, отпускаемого внешним потребителям.
• Потери теплоты в окружающую среду каждым теплообменником равны 2% от передаваемой теплоты.

Задача №16

 (расчёт отопления здания)

   Определить:

Удельные теплопотери  q₀ и расчётные теплопотери Q_ПОЛН через наружные ограждения здания цеха длиной L, шириной В и высотой Н. Расчётная температура воздуха внутри здания t_В=16⁰С, а расчётная температура наружного воздуха t_Н. Коэффициенты теплопередачи наружных стен, окон, потолка и пола:К_СТ=1,2 Вт/(м²∙К); К_ОК=3,23 Вт/(м²∙К); К_ПТ=0,77 Вт/(м²∙К);  К_ПЛ=Вт/(м²∙К). Коэффициент остекления (доля площади окон в общей площади  вертикальных наружных ограждений) ϕ=0,2.

Для данного здания определить необходимое число секций нагревательных приборов системы водяного отопления – чугунных радиаторов М-140-АО, устанавливаемых в два яруса. Удельный тепловой поток с 1 эквивалентного м² , зависящий от расхода воды , q_Э Вт/экм. Расчетные температуры воды t_В =95⁰С и t_Х=70⁰С. Число секций в 1 приборе принять в пределах h=5…10. Расчётная теплоотдача верхнего яруса Q_В=0,35Q_ПОЛН.

Задачи  можно купить обратившись по e-mail или Вконтакте