Контрольная работа. К решению задач следует приступить только после того, как будет изучен соответствующий раздел курса

К решению задач следует приступить только после того, как будет изучен соответствующий раздел курса. Перед выполнением контрольной работы рекомендуется ознакомиться с ходом решения аналогичных задач по учебной литературе.

Студенты, фамилии которых начинаются с букв от А до Л, выполняют задачи по варианту А, а студенты, фамилии которых начинаются с букв от М до Я, выполняют задачи по варианту Б.

Контрольная работа содержит сто вариантов. В каждой задаче исходные данные выбираются из соответствующих таблиц по последней и предпоследней цифре учебного шифра студента (две последние цифры номера зачетной книжки). Варианты работы должны соответствовать шифру студента. Шифр указывается на обложке тетради. Работы, выполненные не по своему шифру, не рассматриваются. При выполнении контрольных задач необходимо соблюдать следующий порядок:

1. Выписать условия задачи и исходные данные;

2. Решение задач сопровождать кратким пояснением. При использовании данных, взятых из таблиц или диаграмм, должно быть дано точное библиографическое описание источника. Полный список использованной литературы приводится в конце работы.

3. Вычисления необходимо выполнять в системе СИ, проставлять размерности.

Задача А - 1

V₁, м³ газа с начальным давлением р₁ и начальной температурой t₁ сжимается до изменения объёма в e раз (e = V₁/V₂).

Сжатие происходит по изотерме, адиабате и политропе с показателем политропы n. Определить массу газа, конечный объём, температуру, работу сжатия, количество отведённой теплоты, изменение внутренней энергии и энтропии газа для каждого из процессов.

Изобразить процессы сжатия в p,v и T,s – диаграммах. Результаты расчетов свести в таблицу 4.

Таблица 4

Процесс	m	Т	L	Q	ΔU	ΔS
	кг	К	кДж	кДж/К
Изотермический
Адиабатный
Политропный

Таблица к задаче А - 1

Последняя цифра шифра
Газ	CO2	N2	H2	О2	СH4	NH3	H2O	N2	CO2	O2
V1, м^3
p1, МПа	0,1	0,15	0,17	0,12	0,11	0,14	0,18	0,2	0,19	0,1
Предпоследняя цифра
e
t1, ^oC
n	1,1	1,15	1,2	1,25	1,25	1,22	1,18	1,28	1,26	1,2

Задача Б - 1

m кг воздуха с начальной температурой t₁ сжимается от давления р₁=0,1 МПа до давления р₂. Сжатие происходит по изотерме, адиабате и политропе с показателем политропы n.

Определить для каждого из трёх процессов сжатия конечную температуру воздуха, работу, отведённое тепло, изменение внутренней энергии и энтропии воздуха. Изобразить процессы сжатия в p,v и T,s – диаграммах. Результаты расчетов свести в таблицу 4.

Таблица к задаче Б – 1

Последняя цифра шифра
t1, ^oC
n	1,25	1,22	1,32	1,28	1,2	1,23	1,27	1,25	1,33	1,3
Предпоследняя цифра
p2, МПа	1,0	0,9	0,85	0,8	0,95	0,9	0,85	0,8	0,9	0,8
m, кг

Задача А - 2

В паротурбинной установке, работающей по циклу Ренкина, водяной пар с начальным давлением р₁=10 МПа и степенью сухости х₁=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Dt. Далее пар по адиабате расширяется в турбине до давления р₂. Определить по h,s – диаграмме количество теплоты (на 1 кг пара), подведённое в пароперегревателе, работу в турбине и степень сухости пара х₂ в конце расширения. Определить также термический КПД цикла. Изобразить циклы в p,v; T,s и h,s – координатах.

Таблица к задаче А – 2

Последняя цифра шифра
Dt, ^oC
Предпоследняя цифра
p2, кПа	3,0	4,0		3,5	4,5	5,5	3,0	4,0	4,5	3,5

Задача Б – 2

Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальными параметрами р₁ и температурой t₁. Давление в конденсаторе р_2. Определить термический КПД цикла Ренкина, степень сухости пара х₂ в конце расширения, удельные расходы пара и теплоты.

Сравнить КПД цикла Ренкина с КПД цикла Карно. Изобразить цикл в p,v; T,s и h,s – диаграммах.

Таблица к задаче Б – 2

Последняя цифра шифра
р1, МПа
p2, кПа	5,0	4,5	4,0	3,5	3,0	5,0	4,5	4,0	3,5	4,0
Предпоследняя цифра
t1, ^oC

Задача А - 3

Пар хладона R-12 при температуре t₁ поступает в компрессор, где изоэнтропно сжимается до давления, при котором его температура становится равной t₂, а сухость пара х₂=1. Из компрессора хладон поступает в конденсатор, где при постоянном давлении превращается в жидкость, после чего адиабатно расширяется в дросселе до температуры t₄=t₁.

Определить холодильный коэффициент установки, массовый расход хладона, а также теоретическую мощность привода компрессора, если холодопроизводительность установки Q_о. Изобразить схему установки и её цикл в T,s – диаграмме.

Таблица к задаче А – 3

Последняя цифра шифра
t1, ^oC	-20	-15	-10	-20	-15	-20	-10	-20	-10	-15
t2, ^oC
Предпоследняя цифра
Qо, кВт

Задача Б – 3

Аммиачная холодильная установка при температуре кипения хладагента t₁ и температуре его конденсации t₂ имеет холодопроизводительность Q_о.

Определить холодильный коэффициент установки, массовый расход хладагента, а также теоретическую мощность привода компрессора, если известно, что пар аммиака после компрессора становится сухим насыщенным. Изобразить схему установки и её цикл в T,s – диаграмме.

Таблица к задаче Б – 3

Последняя цифра шифра
t1, ^oC	-20	-15	-10	-15	-20	-15	-10	-15	-20	-10
t2, ^oC
Предпоследняя цифра
Qо, кВт

Задача А – 4

В баке с водой установлен паровой подогреватель, который представляет собой горизонтальный змеевик из труб диаметром d. Температура воды в баке t_ж, средняя температура поверхности нагревателя t_ст.

Определить коэффициент теплоотдачи от нагревателя к воде. Каким будет коэффициент теплоотдачи, если в бак установить мешалку, создающую перпендикулярный оси нагревателя поток жидкости со скоростью w?

Таблица к задаче А – 4

Последняя цифра шифра
d, мм
tст, ^оС
Предпоследняя цифра
tж, ^оС
w, м/с	2,25	2,5	2,75	2,0	1,25	3,5	3,75	2,0	2,25	2,5

Задача Б - 4

Изолированный горизонтальный трубопровод проложен на открытом воздухе, температура которого t_ж. Температура наружной поверхности изоляции равна t_ст, наружный диаметр изоляции равен d.

Определить коэффициент теплоотдачи и тепловые потери с 1м длины трубопровода. Во сколько раз возрастут тепловые потери, если трубопровод будет обдуваться поперечным потоком воздуха со скоростью w?

Таблица к задаче Б – 4

Последняя цифра шифра
d, мм
tж, ^оС	-35	-25	-20	-15	-10	-5
Предпоследняя цифра
tст, ^оС
w, м/с

Задача А – 5

В паровом подогревателе вода нагревается от температуры t¢ до температуры t¢¢.

Определить поверхность нагрева подогревателя и расход пара для противоточной схемы движения теплоносителей, если:

- давление пара р, степень сухости его х;

- температура конденсата t_К;

- производительность аппарата по воде m;

- коэффициент теплоотдачи со стороны пара α₁, со стороны воды α₂.

Толщина стальной стенки теплообменника 3 мм. Стенка покрыта слоем накипи толщиной 0,5 мм.

Коэффициент полезного использования теплоты h_m..

Теплоёмкость воды: с_В = 4,19 кДж/(кг·К).

Коэффициенты теплопроводности:

стали λ_СТ = 45 Вт/(м·К), накипи λ_Н = 1,75 Вт/(м·К).

Таблица к задаче А – 5

Последняя цифра шифра
p, МПа	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2
х	0,92	0,9	0,91	0,95	0,94	0,93	0,9	0,95	0,96	0,91
tК, ^oC
m, кг/с		5,6	4,0	4,7	6,4	7,5			4,4	8,1
Предпоследняя цифра
t¢, ^oC
t¢¢, ^oC
α1, кВт/(м^2·К)	3,1	3,0	2,8	3,1	2,7	2,5	2,7	3,2	3,0	2,9
α2, кВт/(м^2·К)	1,5	1,6	1,4	1,8	1,3	1,7	2,0	1,9	2,1	1,6
hm	0,94	0,93	0,9	0,92	0,91	0,95	0,9	0,94	0,92	0,95

Задача Б - 5

Определить поверхность нагрева противоточного подогревателя молока, а также расход греющей воды, если заданы:

- температура молока на входе в подогреватель t¢₂;

- температура молока на выходе из подогревателя - t¢¢₂;

- температуры греющей воды на входе и выходе -

соответственно t^′₁ и t^″₁.;

- производительность аппарата по молоку – m;

- коэффициенты теплоотдачи: со стороны молока α_2; со стороны воды α₁. - коэффициент полезного использования тепла h_m..

Толщина стальной стенки теплообменника 3,5 мм. Стенка покрыта слоем накипи толщиной 1,0 мм.

Теплоёмкость воды: с_В = 4,19 кДж/(кг·К);

теплоемкость молока: с_М = 3,6 кДж/(кг К).

Коэффициенты теплопроводности:

нержавеющей стали - λ_СТ = 18 Вт/(м·К), накипи - λ_Н = 1,75 Вт/(м·К).

Таблица к задаче Б – 5.

Последняя цифра шифра
t¢1, ^оС
t¢¢1., ^оС
m, кг/с	1,4	1,1	0,8	1,7		0,6	1,4	1,1	0,8	0,6
Предпоследняя цифра
t¢2, ^оС
t¢¢2, ^оС
α1, кВт/(м^2·К)	2,5	2,6	2,8	2,7	2,0	2,4	3,1	3,0	3,5	2,4
α2, кВт/(м^2·К)	2,0	2,1	1,4	1,5	1,3	1,6	1,8	1,3	1,8	1,6
hm	0,78	0,76	0,79	0,8	0,85	0,84	0,82	0,83	0,8	0,81

Задача А-6

Воздух из сушильной установки направляется в противоточный воздухоподогреватель системы воздушного отопления.

Определить поверхность нагрева воздухоподогревателя, если:

-производительность установки по испаренной влаге m;

-температура холодного воздуха перед сушилкой t_А, относительная влажность j_А;

-температура воздуха после калорифера t_В;

-температура отработавшего воздуха после сушилки t_С;

-температура отработавшего воздуха после воздухоподогревателя t_Д;

-температура нагреваемого воздуха:

перед воздухоподогревателем t¢ = t_А;

после воздухоподогревателя t¢¢;

-коэффициент теплопередачи воздухоподогревателя k;

-коэффициент полезного использования тепла в воздухоподогревателе h_m.

Определить также годовое количество сэкономленного тепла и стоимость утилизированного тепла отработавшего воздуха. Стоимость тепла S_Q принять равной 200 руб/ГДж, а число часов работы сушилки за год t=5000. Изобразить процесс в h,d – диаграмме.

Таблица к задаче А – 6

Последняя цифра шифра
tА, ^оС
jА, ^о/о
tС, ^оС
tД, ^оС
Предпоследняя цифра
tВ, ^оС
t¢¢, ^оС
m, кг/ч
k, кВт/(м^2·К)	1,9	1,7	1,5	1,4	1,6	1,7	1,8	1,6	1,5	1,3
hm	0,86	0,85	0,84	0,82	0,83	0,84	0,85	0,86	0,80	0,78

Задача Б-6

Тепло отработанного воздуха после сушильной установки утилизируется и направляется в противоточный рекуперативный теплообменник для подогрева воды на нужды водяного отопления производственных цехов. Определить годовое количество сэкономленного тепла (ГДж/год) и его стоимость. Найти также поверхность нагрева теплообменника, если:

-производительность установки по испаренной влаге m;

-температура холодного воздуха перед сушилкой t_А, относительная влажность j_А;

-температура воздуха после калорифера t_В;

-температура отработавшего воздуха после сушилки (на входе в теплообменник) t_C;

-температура отработавшего воздуха после теплообменника t_Д;

-температура воды: на входе в теплообменник t¢,

на выходе из теплообменника t¢¢;

-коэффициент теплопередачи теплообменника k;

-коэффициент использования тепла в теплообменнике h_m.

Стоимость тепла S_Q принять равной 200 руб/ГДж, а число часов работы сушилки за год t=4500. Изобразить процесс в h – d диаграмме.

Таблица к задаче Б – 6

Последняя цифра шифра
tА, ^оС
jА, ^о/о
tС, ^оС
tД, ^оС
Предпоследняя цифра
tВ, ^оС
t¢¢, ^оС
m, кг/ч
k, кВт/(м^2·К)	2,0	1,7	1,6	1,5	1,8	1,5	1,3	1,5	1,7	1,9
hm	0,9	0,95	0,91	0,89	0,92	0,93	0,94	0,96	0,9	0,91

Методические указания к задачам А-6 и Б-6: для определения энтальпии и влагосодержания влажного воздуха использовать h,d –диаграмму влажного воздуха.

Количество теплоты, отводимой с отработавшим воздухом:

, кВт,

в этой формуле производительность m подставляется в кг/час, а влагосодержание d в г/кг.

Поверхность нагрева воздухоподогревателя:

, м².

Дата добавления: 2014-01-15