В работе определены параметры, изображены процессы в диаграмме, составлены сводные таблицы, произведено сравнение термического КПД цикла с термическим КПД цикла Карно, определена поверхность нагрева стального рекуперативного водовоздушного теплообменника, определен расход воды через теплообменник, изображены графики изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях из условных эквивалентов, определен коэффициент теплопередачи от газа к воде, определено количество испаренной влаги, охарактеризовано уравнение состояния идеального газа, виды газовых постоянных, определен какой пар называется перегретым и что такое степень перегрева, рассмотрена Теплопередача через цилиндрическую стенку, рассмотрено где применяют рекуперативные теплообменники. Учебное заведение - НГАУ, шифр 362.
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?
