Решения задач по ТЕПЛОТЕХНИКЕ РГАЗУ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 2012 г. Балашиха
Студентам 2*, 3 курсов направления подготовки бакалавров: 110800 – «Агроинженерия» 190600 - «Эксплуатация транспортно - технологических машин и комплексов»
В.П.Мороз, Т.В.Смородина, А.С. Сметнев, Юдин Ю.Б.
Кафедра «Эксплуатация машинно - тракторного парка». Факультет механизации и технического сервиса
Пособие УДК 621.1(076.5) (скачать)
Задача № 1
В процессе изменения состояния 1 кг газа внутренняя энергия его увеличивается (или уменьшается) на Δu. При этом над газом совершается работа (газ совершает работу), равная l. Начальная температура газа – t1, конечное давление p2. Определить для заданного газа показатель политропы п, начальные и конечные параметры, изменение энтропии Δs и изменение энтальпии Δh. Представить процесс в р-v и Т-s — диаграммах. Изобразить также (без расчета) изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы, проходящие через ту же начальную точку, и дать их сравнительный анализ. Данные для расчетов взять из таблицы 3.1.
Контрольный вопрос. Какова общая формулировка и математическое выражение первого закона термодинамики?
Варианты Решений 00 - 18 Задачи 1 с Исходными данными:
Цена Варианта - 100 руб (pdf)
| Вариант | Δu, кДж/к | ℓ, кДж/к | t1, °C | p2, МПа | Газ | Файл |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Вариант 00 | 150 | -200 | 17 | 2 | 1 N2 | Решение |
| Вариант 01 | 150 | -210 | 18 | 2,1 | 2 02 | Решение |
| Вариант 02 | 150 | -220 | 19 | 2,3 | 3 Воздух | Решение |
| Вариант 03 | 160 | -220 | 20 | 2,2 | 4 Н2 | Решение |
| Вариант 04 | 160 | -230 | 21 | 2,5 | 5 СО | Решение |
| Вариант 05 | 160 | -230 | 22 | 2,4 | 6 СО2 | Решение |
| Вариант 06 | 170 | -240 | 23 | 2,6 | 7 СН4 | Решение |
| Вариант 07 | 170 | -240 | 24 | 2,7 | 8 Н2О | Решение |
| Вариант 08 | 170 | -250 | 25 | 2,8 | 9 NН3 | Решение |
| Вариант 09 | -170 | 250 | 2100 | 0,11 | 9 NН3 | Решение |
| Вариант 10 | -170 | 250 | 2050 | 0,12 | 8 Н2О | Решение |
| Вариант 11 | -170 | 240 | 2000 | 0,13 | 7 СН4 | Решение |
| Вариант 12 | -160 | 240 | 1975 | 0,14 | 6 СО2 | Решение |
| Вариант 13 | -160 | 230 | 1950 | 0,14 | 5 СО | Решение |
| Вариант 14 | -160 | 230 | 1900 | 0,13 | 4 Н2 | Решение |
| Вариант 15 | -150 | 220 | 1850 | 0,12 | 3 Воздух | Решение |
| Вариант 16 | -150 | 220 | 1820 | 0,11 | 2 О2 | Решение |
| Вариант 17 | -140 | 210 | 1800 | 0,13 | 1 N2 | Решение |
| Вариант 18 | -140 | 210 | 1780 | 0,14 | 6 СО2 | Решение |
Задача № 2
Определить параметры (р, v, T) рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты (смешанный цикл), если известны давление р1 и температура t1 рабочего тела в начале сжатия. Степень сжатия ε, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения ρ заданы. Показатель политропы сжатия равен n1, показатель политропы расширения равен n2.
Определить подведенную и отведенную в цикле теплоты, полезную работу цикла, его термический КПД и изменение энтропии отдельных процессов цикла. За рабочее тело принять воздух, считая теплоемкость его в расчетном интервале температур постоянной. Построить на «миллиметровке» в масштабе этот цикл в координатах р-v и Т-s. Дать к полученным диаграммам соответствующие пояснения. Данные для расчетов взять из таблицы 3.2.
Контрольный вопрос. В чем смысл второго закона термодинамики?
Варианты Решений 00 - 18 Задачи 2 с Исходными данными:
Цена Варианта - 180 руб (pdf)
| Вариант | р1, МПа | t1, °C | ε | λ | ρ | n1 | n2 | Файл |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вариант 00 | 0,1 | 15 | 14 | 1,7 | 1,6 | 1,26 | 1,4 | Решение |
| Вариант 01 | 0,1 | 16 | 14 | 1,8 | 1,5 | 1,27 | 1,4 | Решение |
| Вариант 02 | 0,1 | 17 | 14 | 1,9 | 1,4 | 1,28 | 1,4 | |
| Вариант 03 | 0,1 | 18 | 15 | 1,7 | 1,6 | 1,29 | 1,4 | Решение |
| Вариант 04 | 0,1 | 19 | 15 | 1,8 | 1,5 | 1,3 | 1,4 | Решение |
| Вариант 05 | 0,1 | 20 | 15 | 1,9 | 1,4 | 1,31 | 1,39 | Решение |
| Вариант 06 | 0,1 | 21 | 16 | 1,7 | 1,6 | 1,32 | 1,38 | Решение |
| Вариант 07 | 0,1 | 22 | 16 | 1,8 | 1,5 | 1,33 | 1,37 | Решение |
| Вариант 08 | 0,1 | 23 | 16 | 1,9 | 1,4 | 1,34 | 1,36 | Решение |
| Вариант 09 | 0,1 | 24 | 17 | 1,7 | 1,6 | 1,35 | 1,35 | Решение |
| Вариант 10 | 0,1 | 25 | 17 | 1,8 | 1,5 | 1,36 | 1,34 | Решение |
| Вариант 11 | 0,1 | 26 | 17 | 1,9 | 1,4 | 1,37 | 1,33 | Решение |
| Вариант 12 | 0,1 | 27 | 18 | 1,7 | 1,6 | 1,38 | 1,32 | Решение |
| Вариант 13 | 0,1 | 28 | 18 | 1,8 | 1,5 | 1,39 | 1,31 | Решение |
| Вариант 14 | 0,1 | 29 | 18 | 1,9 | 1,4 | 1,4 | 1,3 | Решение |
| Вариант 15 | 0,1 | 30 | 19 | 1,7 | 1,6 | 1,4 | 1,29 | Решение |
| Вариант 16 | 0,1 | 31 | 18 | 1,8 | 1,5 | 1,4 | 1,28 | Решение |
| Вариант 17 | 0,1 | 32 | 17 | 1,9 | 1,4 | 1,4 | 1,27 | Решение |
| Вариант 18 | 0,1 | 33 | 16 | 1,8 | 1,4 | 1,4 | 1,26 | Решение |
Задача № 3
Определить потери теплоты за 1 час с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если известны наружный диаметр d трубы, температура стенки трубы tст и температура воздуха tв в помещении. Данные для расчетов взять из таблицы 3.3.
Контрольный вопрос. Какими основными безразмерными числами (критериями) подобия определяется конвективная теплоотдача и каков физический смысл этих чисел подобия?
Варианты Решений 00 - 99 Задачи 3 с Исходными данными:
Цена Варианта - 100 руб (pdf)
| Вариант | d, мм | tст, °C | tв, °C | Файл |
|---|---|---|---|---|
| Вариант 00 | 100 | 38 | -10 | Решение |
| Вариант 01 | 100 | 39 | -9 | Решение |
| Вариант 02 | 100 | 40 | -8 | Решение |
| Вариант 03 | 100 | 41 | -7 | Решение |
| Вариант 04 | 120 | 42 | -6 | Решение |
| Вариант 05 | 120 | 42 | -5 | Решение |
| Вариант 06 | 120 | 44 | -4 | Решение |
| Вариант 07 | 120 | 45 | -3 | Решение |
| Вариант 08 | 130 | 46 | -2 | Решение |
| Вариант 09 | 130 | 47 | -1 | Решение |
| Вариант 10 | 130 | 48 | 0 | Решение |
| Вариант 11 | 140 | 49 | 1 | Решение |
| Вариант 12 | 150 | 50 | 2 | Решение |
| Вариант 13 | 150 | 51 | 3 | Решение |
| Вариант 14 | 150 | 52 | 4 | Решение |
| Вариант 15 | 150 | 53 | 5 | Решение |
| Вариант 16 | 140 | 54 | 6 | Решение |
| Вариант 17 | 130 | 55 | 7 | Решение |
| Вариант 18 | 120 | 56 | 8 | Решение |
Задача № 4
Определить площадь поверхности нагрева газоводяного рекуперативного теплообменника, работающего по противоточной схеме. Греющий теплоноситель – дымовые газы с начальной температурой tг’ и конечной tг''. Расход воды через теплообменник — Gв, начальная температура воды – tв’, конечная – t''в. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы - αг и от стенки трубы к воде αв. Теплообменник выполнен из стальных труб с внутренним диаметром d = 50 мм и толщиной стенки δ = 1 мм. Коэффициент теплопроводности стали λ = 62 Вт/(м · К). Стенку считать чистой с обеих сторон. Данные для расчетов взять из таблицы 3.4. Определить также поверхности теплообмена при выполнении теплообменника по прямоточной схеме и при сохранении остальных параметров неизменными. Для обеих схем движения теплоносителя (противоточной и прямоточной) показать без расчета графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена. Указать преимущества противоточной схемы.
Контрольный вопрос. 0бъясните физический смысл коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. От каких факторов зависит их величина?
Варианты Решений 00 - 18 Задачи 4 с Исходными данными:
Цена Варианта - 100 руб (pdf)
| Вариант | αг, Вт/(м2·К) | αв, Вт/(м2·К) | Gв, кг/ч | t'в, ˚C | t”в, ˚C | t'г, ˚C | t”г, ˚C | Файл |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вариант 00 | 35 | 635 | 1500 | 10 | 110 | 650 | 450 | Решение |
| Вариант 01 | 36 | 640 | 1550 | 10 | 110 | 650 | 450 | Решение |
| Вариант 02 | 37 | 645 | 1600 | 100 | 110 | 660 | 460 | Решение |
| Вариант 03 | 38 | 650 | 1650 | 12 | 113 | 660 | 460 | Решение |
| Вариант 04 | 39 | 655 | 1700 | 12 | 113 | 670 | 470 | Решение |
| Вариант 05 | 40 | 660 | 1750 | 13 | 113 | 670 | 470 | Решение |
| Вариант 06 | 41 | 665 | 1800 | 13 | 115 | 680 | 480 | Решение |
| Вариант 07 | 42 | 670 | 1850 | 14 | 115 | 680 | 480 | Решение |
| Вариант 08 | 43 | 675 | 1900 | 15 | 115 | 690 | 490 | Решение |
| Вариант 09 | 44 | 680 | 1950 | 15 | 118 | 690 | 490 | Решение |
| Вариант 10 | 45 | 685 | 2000 | 16 | 118 | 700 | 500 | Решение |
| Вариант 11 | 46 | 690 | 2050 | 16 | 118 | 700 | 500 | Решение |
| Вариант 12 | 47 | 695 | 2100 | 17 | 120 | 710 | 510 | Решение |
| Вариант 13 | 48 | 700 | 2150 | 18 | 120 | 710 | 510 | Решение |
| Вариант 14 | 49 | 705 | 2200 | 18 | 120 | 720 | 520 | Решение |
| Вариант 15 | 50 | 710 | 2250 | 19 | 120 | 720 | 520 | Решение |
| Вариант 16 | 51 | 715 | 2300 | 19 | 125 | 730 | 530 | Решение |
| Вариант 17 | 52 | 720 | 2350 | 20 | 135 | 730 | 530 | Решение |
| Вариант 18 | 53 | 725 | 2400 | 20 | 125 | 740 | 540 | Решение |
Задача № 5
Определить высшую и низшую теплоты сгорания топлива по известному рабочему составу, действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива и массовый расход продуктов сгорания топлива, если известен коэффициент α избытка воздуха. Данные для расчета взять из таблицы 3.5.
Контрольный вопрос. Как производится определение теплоты сгорания топлива опытным путем?
Варианты Решений 00 - 18 Задачи 5 с Исходными данными:
Цена Варианта - 100 руб (pdf)
| Вариант | Примерный состав топлива, % | Коэффициент избытка воздуха | Файл |
|---|---|---|---|
| Вариант 00 | C7Н16 | 0,85 | Решение |
| Вариант 01 | С8Н18 | 0,9 | Решение |
| Вариант 02 | С9Н20 | 1 | Решение |
| Вариант 03 | С10Н22 | 1,1 | Решение |
| Вариант 04 | С11Н24 | 1,15 | Решение |
| Вариант 05 | С=84,5%, H=14,4%, S=0,4%; 0=0,7% | 1,3 | Решение |
| Вариант 06 | С=85,5%, Н=13,9%, S=0,2%; 0=0,4% | 1,35 | Решение |
| Вариант 07 | С=84,5%, Н=14,4%, S=0,4%; О=0,7% | 1,4 | Решение |
| Вариант 08 | С=85,0%, Н=13,9%, S=0,5%; О=0,4% | 1,45 | Решение |
| Вариант 09 | С=85,5%, Н=13,9%, S=0,2%; O=0,4% | 1,5 | Решение |
| Вариант 10 | C7Н16 | 1,1 | Решение |
| Вариант 11 | С8Н18 | 1,05 | Решение |
| Вариант 12 | С9Н20 | 1,2 | Решение |
| Вариант 13 | С10Н22 | 1,22 | Решение |
| Вариант 14 | С11Н24 | 1,2 | Решение |
| Вариант 15 | С=85,8%, Н=13,6%, S=0,2%; O=0,4% | 1,5 | Решение |
| Вариант 16 | С=84,5%, Н=14,4%, S=0,4%; 0=0,7% | 1,35 | Решение |
| Вариант 17 | C=85,0%, Н=13,9%, S=0,5%; 0=0,4% | 1,45 | Решение |
| Вариант 18 | С=85,5%, Н=13,9%, S=0,2%; 0=0,4% | 1,45 | Решение |
Задача № 6
Определить количество удаленной влаги W, потребное количество воздуха L и расход теплоты на сушку Q для конвективной зерносушилки производительностыо G1, если начальное значение относительной влажности зерна w1 и конечное w2, влагосодержание d1 и температура воздуха t1 на входе в сушилку, влагосодержание d2 и температура воздуха t2 на выходе из сушилки, температура наружного воздуха tо = 15 ºC. Данные для расчетов взять из таблицы 3.6. Изобразить процесс сушки в Н-d диаграмме влажного воздуха.
Контрольный вопрос. Как определяется тепловой режим сушки различных сельскохозяйственных продуктов?
Варианты Решений 00 - 18 Задачи 6 с Исходными данными:
Цена Варианта - 100 руб (pdf)
| Вариант | G1, кг/ч | d1, г/(кг с.в) | t1, ˚C | d2, г/(кг с.в) | t2, ˚C | ω1, % | ω2, % | Файл |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вариант 00 | 100 | 25 | 140 | 35 | 70 | 35 | 27 | Решение |
| Вариант 01 | 150 | 25 | 140 | 34 | 69 | 34 | 26 | Решение |
| Вариант 02 | 200 | 25 | 140 | 33 | 68 | 33 | 25 | Решение |
| Вариант 03 | 250 | 25 | 140 | 32 | 67 | 32 | 24 | Решение |
| Вариант 04 | 300 | 25 | 130 | 37 | 66 | 31 | 23 | Решение |
| Вариант 05 | 350 | 25 | 130 | 36 | 65 | 30 | 22 | Решение |
| Вариант 06 | 400 | 25 | 130 | 35 | 64 | 35 | 27 | Решение |
| Вариант 07 | 450 | 25 | 130 | 34 | 63 | 34 | 26 | Решение |
| Вариант 08 | 500 | 25 | 120 | 32 | 62 | 33 | 25 | Решение |
| Вариант 09 | 550 | 25 | 120 | 31 | 61 | 32 | 24 | Решение |
| Вариант 10 | 600 | 25 | 120 | 30 | 60 | 31 | 23 | Решение |
| Вариант 11 | 650 | 25 | 120 | 39 | 59 | 30 | 22 | Решение |
| Вариант 12 | 700 | 25 | 110 | 38 | 58 | 35 | 27 | Решение |
| Вариант 13 | 750 | 25 | 110 | 37 | 57 | 34 | 26 | Решение |
| Вариант 14 | 800 | 25 | 110 | 36 | 56 | 33 | 25 | Решение |
| Вариант 15 | 850 | 25 | 110 | 35 | 56 | 32 | 245 | Решение |
| Вариант 16 | 900 | 25 | 100 | 34 | 54 | 31 | 23 | Решение |
| Вариант 17 | 950 | 25 | 100 | 33 | 53 | 30 | 22 | Решение |
| Вариант 18 | 1000 | 0,025 | 100 | 32 | 52 | 29 | 21 | Решение |