Теплотехника ТТ.58

АИСИ

ТТ.58

Часть задач есть решенные, контакты

Задача № 1

Для тушения пожара в сушильной печи предусмотрена установка парового пожаротушения с ручным пуском. В распределительный (перфорированный) трубопровод установки при пожаре подается водяной пар из технологического трубопровода с абсолютным давлением р₁, МПа, и степенью сухости х.

Определить скорость истечения пара w, м/с, и необходимое количество отверстий диаметром d, м, в паропроводе для подачи в помещение пара в количестве G, кг/с. Коэффициент скорости отверстия φ = 0,9; коэффициент расхода отверстия  μ = 0,75. Барометрическое давление р = 0,1 МПа.

Решить задачу аналитически (принимая пар за идеальный газ) и графоаналитически (используя is-диаграмму водяного пара).

Задача № 2

Поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по циклу Тринклера, со смешанным подводом теплоты (см. рис.1), имеет следующие характеристики цикла:

— степень сжатия ε = ν₁/ν₂;

— степень повышения давления λ = р₃/р₂;

— степень предварительного расширения ρ = ν₄/ν₃.

Принимая в качестве рабочего тела 1 кг газовой смеси заданного массового состава с начальными параметрами р₁ = 0,1 МПа и Т₁ = 293 К, определить:

— параметры состояния (р, ν, Т) в характерных точках цикла;

— для каждого процесса, входящего в цикл:

— количество подводимой и отводимой теплоты q;

— изменение внутренней энергии ∆u;

— изменение энтальпии  ∆i;

— изменение энтропии ∆s;

— совершаемую или затрачиваемую работу l;

— работу цикла l_ц и термический КПД η.

Результаты расчётов свести в таблицы 2 и 3.

Примечание: при выполнении расчётов принять значение показателя адиабаты равным: для двухатомных газов 1,4; для трёхатомных 1,3.

Задача № 3

Стальной трубопровод диаметром d₁/d₂ мм, по которому течет масло, покрыт слоем изоляции толщиной δ₂ = 50мм. Коэффициент теплопроводности материала трубопровода λ₁ и коэффициент теплопроводности изо­ляции λ₂ находятся из справочных таблиц [2]. Средняя температура масла на рассматриваемом участке трубопровода t_ж1. Температура окружающего воздуха t_ж2. Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке α₁ = 100 Вт/(м² К) и от поверхности трубопровода к воздуху α₂ = 8 Вт/(м² К).

Определить потери тепла с погонной длины 1 м оголенного трубопровода и трубопровода, покрытого изоляцией.

Задача № 4

Длинный металлический вал диаметром d, который имел температуру   t₀ = 20°С, был помещен в печь с температурой  t_m = 820°С.

Определить температуру t_rτ на расстоянии r = b_r0 от оси вала че­рез τ минут после начала нагревания. Коэффициент теплоотдачи на поверх­ности вала α = 140 Вт/(м² К). Диаметр вала, материал и коэффициент b приведены в таблице  6.

Задача №5

Рукавная линия с внутренним диаметром d поперечно обдувается ветром со скоростью w₂. Температура воздуха t₂. По рукавной линии с расходом G₁ движется вода, температура которой на входе в рукавную линию t₁’. Рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, что температура воды на выходе из рукавной линии была бы t₁’ ≥ °С. Толщина стенки рукавной линии δ = 2 мм. Эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава λ = 0,6 Вт(м · К).

Задача № 6

Для подогрева воды выхлопными газами в цистерне пожарного автомобиля смонтирован горизонтальный трубопровод, наружный диаметр ко­торого d. Определить длину трубопровода, необходимую для компенсации тепловых потерь от воды через стенку цистерны в окружающую среду, ес­ли принять, что диаметр цистерны D, ее длина L, температура окружающе­го воздуха t_в, температура воды в цистерне t_ж, температура стенки трубо­провода t_c. Термическим сопротивлением стенки цистерны пренебречь, а температуру стенки принять равной температуре воды в цистерне.

Задача № 7

Определить минимальное расстояние, обеспечивающее безопасность соседнего с горящим объекта, при следующих исходных данных: проекция факела пламени горящего объекта имеет прямоугольную форму размером d_хl; температура факела равна Т_φ; а степень черноты – εφ.  Для не горящего объекта: допустимое значение температуры на поверхности равно Т_доп; допустимое значение плотности теплового потока (критическая плотность) — q_кр; степень черноты поверхности — ε. Кроме того, оценить безопасное расстояние от факела до личного состава, работающего на пожаре без средств защиты от теплового воздействия, при условии кратковременного пребывания и длительной работы.

При  кратковременном тепловом воздействии для человека при­нять  q_кр = 1120 Вт/м²; при длительном – q_кр = 560 Вт/м2. При решении зада­чи учитывать только теплообмен излучением. Коэффициент безопасности, принять равным β.

Задача № 8

Для подогрева воды решено установить трубчатый водоподогреватель, в котором вода подогревалась бы от  до . Расход воды G₂. Подог­рев производится продуктами горения с температурой на входе в подогре­ватель   , а на выходе . Вода движется по латунным трубкам (λ = 100 Вт/(м · К) диаметром d_вн/d_н = 12/14 мм со скоростью w₂. Продукты горения движутся в межтрубном пространстве. Расположение трубок в пучке коридорное с шагами s₁ = s₂ = 2,5 d_н. Схема движения теплоносителей — про­тивоток.

Рассчитайте необходимое число трубок и их длину, а также габариты теплообменника.

Задача № 9

В кожухотрубном теплообменнике жидкость нагревается дымовыми газами, имеющими в своем составе 11% водяного пара и 13% углекислого газа (СО₂) по объему. Давление дымовых газов 0,101 МПа. Жидкость движется внутри трубок, адымовые газы — в межтрубном пространстве. Схема движения теплоносителей — противоток. Внутренний d₁ и внешний d₂ диа­метры трубок равны соответственно 10 и 12 мм, длина теплообменника L = 3 м. Количество трубок в теплообменнике n. Трубки выполнены из материала с коэффициентом теплопроводности λ = 200 Вт/(м · К). Внутренний диаметр кожуха D. Скорость движения жидкости w₂, ее температура на входе в теплообменник . Скорость движения дымовых газов w₁, а их тем­пература на входе . Расстояние между трубками по фронту и глубине пучка s₁ = s₂ = 2d₂.

Рассчитайте температуры теплоносителей на выходе теплообменного аппарата t»₁ и t»₂.

Задача № 10

При пожаре в помещении объемом V, м³ среднеобъемная температура газовой среды Т, К, изменялась в интервале времени 0 ≤ т ≤ 45 мин по закону Т_m = Т_оm/(1 – ат²)

В момент времени τ = 40 мин скорость выгорания горючей нагрузки составляла ψ, кг/с, теплота сгорания материала равнялась Q_nДж/кг; тепловой поток в ограждающие конструкции составлял величину Q_w, Вт. Теплосодержание газообразных продуктов пиролиза i_n, поступающих в поме­щение в количестве ψ  (и затем сгорающих), равнялось 1700 Дж/с.

Определить значение расходов воздуха G_в, кг/с, поступающего в помещение через проемы, и газа G_г, кг/с, уходящего, через проемы из помещения, в момент времени τ = 40 мин. Рассчитать, во сколько раз G_г < G_в.

При расчетах принять:

теплоемкость уходящих газов с_рг, Дж/(кг · К), равна теплоемкостивходящего воздуха с_рв;

среднеобъемное давление в помещении р_m, Па, при пожаре не изменяется;

газовая постоянная R, Дж/(кг · К), и показатель адиабаты для среды впомещении остаются неизменными;

температура входящего в помещение воздуха Т_в = Т_0m = 293 К;

температура уходящих газов равна среднеобъемной температуре газов.

Часть задач есть решенные, контакты