Задача 1. Газ с массой G имеет начальные параметры – давление p1 и температуру t1 . После политропного изменения состояния параметры газа стали V2 и p2. Определить характеристику процесса (сжатие или расширение), конечную температуру газа t2, показатель политропы n, теплоемкость процесса c, совершаемую над газом работу l, тепло Q, изменение энтропии Δs и изменение энтальпии.
Определить эти же параметры и конечное давление p2, если изменение состояния происходит: а) по адиабате; б) по изотерме до того же значения конечного объема V2. Изобразить все процессы в p-T и T-s диаграммах. Составить сводную таблицу результатов расчета и сделать выводы по полученным данным.
Дано: – C2H4 - этилен; G=10,5 кг; p1=0,8 МПа; t1=400 C; V2=0,85 м3; p2=0,15 МПа.
Задача 2. Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты определить параметры состояния P, v, T характерных точек цикла, полезную работу, термический КПД и изменение энтропии отдельных процессов цикла по заданным значениям начального давления p1 и температуры t1, степени сжатия ε, степени повышения давления λ, степени предварительного расширения p. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Изобразить цикл ДВС в p-V и T-s диаграммах. Сравнить термический КПД цикла с термическим КПД цикла Карно, проведенного в том же интервале температур t1-t4.
Составить сводную таблицу результатов расчета и дать к полученным графикам соответствующие пояснения.
Дано: p1=96 кПа; t1=30C; ε=19; λ=1,7; p=1,2.
Задача 3. Определить поверхность нагрева стального рекуперативного водовоздушного теплообменника (σ =4мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях VH, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α=1, от поверхности нагрева к воде α=2 Вт/(м2·К), начальные и конечные температуры воздуха и воды равны соответственно tгг, tг", tв', tв". Определить также расход воды G через теплообменник. Изобразить графики изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях из условных эквивалентов.
Дано: VH=8•10 м3/ч; α1=25 Вт/(м2·К); α2=5000 Вт/(м2·К); t'г=750 C; tг"=550 C; tв'=18; tв"= 450 С.
Задача 4. По стальной трубе, внутренний и внешний диаметры которой соответственно d1 и d2, а коэффициент теплопроводности λ=40 Вт/(м·К) течет газ со средней температурой tг; коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1. Снаружи труба охлаждается водой со средней температурой tв; коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α2.
Определить коэффициент теплопередачи K от газа к воде, тепловой поток на 1 м длины трубы g1 и температуры поверхностей трубы. Определить также температуру внешней поверхности трубы и g2, если она покрылась слоем накипи толщиной δ=4 мм, коэффициент теплопроводности которой λ2 = 0,8 Вт/(м·К) (при α2 = const).
Дано: d1=160 мм; d2=175 мм; λ1= 40 Вт/(м·К); tг=1300 C ; tв=150 С; α1= 36 Вт/(м2·К); α2=5600 Вт/(м2·К); σ=4мм; λ2= 0,8 Вт/(м·К).
Задача 5. Определить количество испаренной влаги W, потребное количество влажного воздуха L и расход теплоты на сушку Q для конвективной зерносушилки производительностью G1, если начальное значение относительной влажности зерна w1 и конечное w2, влагосодержание и температура воздуха на входе в сушилку d1 и d2, на выходе из сушилки d2 и t2 , температура наружного воздуха t=15 C .
Изобразить процесс сушки в диаграмме влажного воздуха.
Дано: G1=2000 кг/ч; w1=23%; w2=14%; d1=0,016 кг/кг; t1=170C; d2=0,052 кг/кг; t2=70 C.
Контрольные вопросы
7. Уравнение состояния идеального газа, виды газовых постоянных.
17. Какой пар называется перегретым и что такое степень перегрева? Какой пар называется влажным насыщенным и что такое степень сухости?
28. Теплопередача через цилиндрическую стенку.
38. Где применяют рекуперативные теплообменники?
