Контрольная работа по «Теплотехнике»

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Ноября 2013 в 22:25, контрольная работа

Описание работы

Задача №1 Определить давление, объем, температуру газа в начале процесса (р1, V1, T1) и конце процесса (р2, V2, T2), теплоту Q1-2, работу расширения L1-2, изменение внутренней энергии ∆U1-2, энтальпии ∆Н1-2 и энтропии ∆S1-2. Изобразить процесс в р, v и Т, s – диаграммах. Газ считать идеальным с постоянной теплоёмкостью.
Задача №3 Определить начальные конечные параметры состояния (p, v, t), теплоту q и работу расширения l для каждого процесса, из которых состоит цикл. Для цикла в целом определить подведённую q1 и отведённую q2 теплоту, работу цикла lц и термический КПД ηт, считая рабочим телом воздух в идеально-газовом состоянии с постоянной теплоёмкостью. Изобразить цикл в p, v – диаграмме.

Файлы: 1 файл

КР ТЕПЛОТЕХНИКА.docx

— 52.21 Кб (Скачать файл)

 

Задача №1

 

Определить давление, объем, температуру газа в начале процесса (р1, V1, T1) и конце процесса (р2, V2, T2), теплоту Q1-2, работу расширения L1-2, изменение внутренней энергии ∆U1-2, энтальпии ∆Н1-2 и энтропии ∆S1-2. Изобразить процесс в р, v и Т, s – диаграммах. Газ считать идеальным с постоянной теплоёмкостью.

 

Исходные данные

Условие процесса

Параметры в точках процесса

Газ

Масса газа m, кг

t1, 0C

V13

р2, МПа

V=const

40

2

0.3

N2

3


 

Решение

 

T=t+273,16=40+273,15=313,15 (K)

 

Из уравнения Клапейрона-Менделеева выразим давление р1 для данного газа при температуре Т1.

 

 

 

Где Rm = 8314 Дж/кмоль·К – универсальная (молярная) газовая постоянная.

       М – молярная масса, численно равная относительной массе молекулы.

 

 

 

Так как V1=V2=const то:

 

 

 

 

 

 

 

 

Из выше приведённого соотношения  выразим Т2:

 

 

 

Найдём теплоту процесса:

 

 

 

Где сv –удельная теплоёмкость вещества при постоянном объеме для

Сv = 0,745 (кДж/(кг·К)) [2, приложения].

Так как V1=V2, то работа расширения L1-2=0 и изменение внутренней энергии ∆U1-2=Q1-2.

 

 

Найдём изменение энтропии ∆S1-2:

 

 

 





 


 



 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №2

 

Пользуясь h, s – диаграммой для водяного пара, определить термические параметры состояния (p, v, t), энтальпию h и энтропию s в начале и в конце заданного процесса, а так же качественное состояние H2O (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 T, s – и h, s – диаграммах.

 

Исходные данные                

Условие процесса

t1, 0C

p1, МПа

P=const

250

2

∆t, 0C

P=const

150


 

Решение

 

По h, s – диаграмме определим параметры и состояние водяного пара. Для первоначального состояния:

- энтальпия h1=2903,23 кДж/кг

- энтропия s1=6,5474 кДж/(кг·К)

- удельный объём v1=0,112 (м3/кг)

Качественное состояние  воды: - перегретый пар т.к. t1>tн=212,38 0С.

 

- энтальпия h2=3248,2 кДж/кг

- энтропия s2=7,1289 кДж/(кг·К)

- удельный объём v2=0,1512 (м3/кг)

Качественное состояние  воды: - перегретый пар т.к. t2>tн=212,38 0С.

 

 

Удельная теплота при  изобарическом процессе:

 

 

 

Удельная работа расширения при изобарическом процессе:

 

 


 


 

 

 

 








 

 

 

 



 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача№3

 

Определить начальные  конечные параметры состояния (p, v, t), теплоту q и работу расширения l для каждого процесса, из которых состоит цикл. Для цикла в целом определить подведённую q1 и отведённую q2 теплоту, работу цикла lц и термический КПД ηт, считая рабочим телом воздух в идеально-газовом состоянии с постоянной теплоёмкостью. Изобразить цикл в p, v – диаграмме.

 

Исходные данные

 

Процесс 1-2

p2/p1

Процесс 2-3

Процесс 3-1

p1

t1

T=const

0,15

V=const

q3-1=0

МПа

0С

1

560


 

Решение

 

Определим параметры рабочего тела (воздуха) в каждой точке цикла:

 

Значение параметров в точке 1:

 

 

 

 

Из закона Клапейрона-Менделеева выразим удельный объём газа

 

 

 

Значение параметров в точке 2:

 

 

 

 

Из закона Бойля-Мариотта выразим удельный объем газа:

 

 

 

Значение параметров в точке 3:

 

 

 

Из уравнения Пуассона для адиабаты выразим p3:

 

 

 

Из уравнения Пуассона для адиабаты выразим T3:

 

 

 



 

 


 


 


 


 

 

Определим теплоту и работу расширения в каждом процессе цикла:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество подведённого тепла:

 

 

Количество отведённого  тепла:

 

Работа цикла:

 

 

Критерием для оценки теплового  цикла служит КПД, представляющий собой отношение количества теплоты, преобразованной в полезную работу, к количеству подведённой теплоты.

 

 

 

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.

 

Исходные данные

 

l1

λ1

α1

K

λ2

α2

tж1

tж2

мм

Вт/(м·К)

Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

Вт/(м·К)

Вт/(м2·К)

0С

0С

500

0,81

8,7

0,3

0,05

19

18

-25


 

Решение

 

Определим плотность теплового  потока q выразив её из формулы:

 

 

Где Q – количество теплоты проходящей через поверхность F .

k – коэффициент теплопередачи. 

 

Плотность теплового потока будет определяться:

 

 

 

Определим толщину теплоизоляционного слоя, выразив её и уравнения коэффициента теплопередачи для нашего случая:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислим температуры поверхностей стенки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
















 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача№5

 

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

 

Исходные данные                             

 

pн

k

t'2

t'’2

G2

МПа

Вт/(м2·К)

0С

0С

кг/с

0,3

1300

14

60

2,5


 

Решение

 

По давлению насыщения  определим температуру насыщения, она равна:

 

- tн=133,53 0С

 

Удельная теплота конденсации:

 

- r=2163,44 кДж/кг

 

Теплоёмкость воды:

 

- Cp=4,19 кДж/(кг·К)

 

Расчетной формулой для теплообменных  аппаратов служит уравнение теплового баланса:

 

 

 

Где q – тепловой поток от горячего теплоносителя к холодному.

      G – секундный расход теплоносителя.

      

 

 

Из уравнения теплового  баланса для кипящей жидкости выразим секундный расход теплоносителя:

 

 

 

 

Определим средний температурный  напор по всей длине нагрева:

 

 

 

 

 

 

 

Из уравнения теплопередачи  для теплообменников, выразим площадь  поверхности нагрева:

 

 

 

 

 


 



 


 

 

 

 


 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

  1. Г.А.Матвеев. «Теплотехника». Москва. «Высшая школа» 1981г.
  2. Х.Кухлинг. «Справочник по физике», Москва. «МИР». 1982
  3. А.А.Александров. «Термодинамические свойства воды и водяного пара». Москва. «Энергия». 1980
  4. Е.А.Краснощёков, А.С.Сукомел. «Задачник по теплопередаче». Москва. «Энергия» 1980.
  5. Т.Н.Андрианова, Б.В.Дзампов, В.Н.Зубарев, С.А.Ремизов. «Сборник задач по технической термодинамике». Москва, Ленинград «Энергия». 1964г.

 

 

 

 

 

 

 


Информация о работе Контрольная работа по «Теплотехнике»