Контрольна робота 1 страница

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

До розв’язання задач контрольної роботи слід приступати тільки після вивчення відповідного модулю (розділу) курсу. Тільки свідоме (не “механічне”) розв’язання задачі приносить користь і допомагає закріпленню знань.

Контрольні задачі складені за стоваріантною (числовою) системою, в якій до кожної задачі вихідні дані вибираються із відповідних таблиць по двом останнім цифрам шифру (номеру залікової книжки) студента.

Робота, яка виконана не за своїм варіантом, до захисту не допускається.

При виконанні контрольної роботи необхідно:

· вказати шифр залікової книжки;

· виписати назву модуля та умови відповідних задач і вихідні дані;

· розв’язання кожної задачі супроводжувати стислим пояснювальним текстом, в якому вказувати, яка величина визначається і за якою формулою, які величини підставляються у формулу і звідки вони беруться (з умови задачі, з довідника, з посиланням на літературне джерело, або були визначені вище і таке інше);

· обчислення проводити в одиницях СІ, дуже корисно приводити дію над вимірностями величин, що використовуються;

· наприкінці роботи навести список використаної літератури.

При захисті контрольної роботи студент повинен показати знання і розуміння відповідних розділів курсу, обґрунтувати використований метод розв’язання задачі.

Змістовий модуль 1. “Технічна термодинаміка”

Задача 1.1.

Суміш ідеальних газів має початкові параметри p₁, t₁, нагрівається при постійному об’ємі до t₂, а після цього охолоджується при постійному тиску до початкової температури t₁.

Визначити: об'ємний склад газової суміші; кінцевий тиск і об’єм суміші; роботу (L), теплоту (Q) і змінення внутрішньої енергії (DU), ентальпії (DI) і ентропії (DS) суміші в процесах.

Зобразити процеси в p - v і T - s діаграмах.

Дані для розв’язання задачі вибрати з таблиці 1.1.

Таблиця 1.1.

Передостання	Маса компонентів газової суміші, кг	Тиск, МПа	Остання	Температура, ^ОС
цифра шифру	N2	O2	CO2	H2O	H2	p1	цифра шифру	t1	t2
	2,5	-	1,8	0,7	0,3
	3,0	1,0	4,0	-	0,5
	4,2	0,8	4,0	0,5	-
	-	1,2	2,5	0,9	1,1
	3,7	-	3,0	0,3	1,2
	2,8	1,1	-	0,8	3,2
	2,9	1,4	2,7	-	3,0
	-	2,0	5,2	3,7	1,8
	4,0	-	3,2	2,5	2,0
	3,5	0,9	-	0,6	4,0

Вказівка: При розв’язанні задачі вважати, що теплоємність газів не залежить від температури; значення прийняти з таблиці А1.

Основні розрахункові формули:

Рівняння стану для газової суміші: ; ; ; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ;

; ; ;

Робота ; Зміна внутрішньої енергії ;

Теплота процесу ;

; ; ;

; ; ;

; ;

; ;

; ; .

Задача 1.2.

Для теоретичного циклу газового поршневого двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) з ізохорно-ізобарним підведенням теплоти по заданим значенням початкового тиску p₁ і температури t₁, ступеня стискання e, ступеня підвищення тиску l і ступеня попереднього розширення r визначити параметри стану p, v, T в характерних точках циклу, корисну роботу і термічний ККД.

Зобразити цикл ДВЗ в p - v і T - s діаграмах.

Дані, необхідні для розв’язання задачі, вибрати з таблиці 1.2.

Таблиця 1.2.

Перед-остання цифра шифру	Робоче тіло	p1,   кПа	t1,   ^ОС	Остання цифра шифру	e	l	r
	H2O					1,6	1,3
	N2					1,7	1,3
	He					1,3	1,5
	Повітря					1,5	1,4
	СН4					1,8	1,3
	О2					1,7	1,3
	СО2					1,6	1,4
	Повітря					1,4	1,6
	N2					1,5	1,7
	СО					1,3	1,4

Вказівка: При розв’язанні задачі вважати, що теплоємність не залежить від температури. Значення прийняти з таблиці А1.

Основні розрахункові формули:

; ; ; ; ;

; ; ; ; ;

;

; .

Змістовий модуль 2. “Теорія теплообміну”

Задача 2.1.

Трубопровід діаметром d´d₁ та довжиною L з коефіцієнтом теплопровідності λ₁ =45,4 Вт/(мК), в якому тече теплоносій з температурою t₁, покритий двошаровою ізоляцією: шар скланої вати (d₂, λ₂= 0,038 Вт/(мК) та шар міпори (d₃, λ₃ =0,041 Вт/(мК). З огляду на те, що α₁ і α₂ - коефіцієнти тепловіддачі, t_сер. - температура навколишнього середовища, визначити лінійні коефіцієнти термічного опору, лінійні щільності теплового потоку з ізоляцією та без неї, температуру на межі стикання шарів ізоляції. Порівняти теплові потоки до і після нанесення ізоляції.

Дані, необхідні для розв’язання задачі, вибрати з таблиці 2.1.

Таблиця 2.1.

Передостання цифра шифру	Діа-метр, мм	Тов-щина труби, мм	Тов-щина скля-ної вати, мм	Тов-щина міпо-ри, мм	Температу-ра теплоносія, ^оС	Остання цифра шифру	Дов-жина труби, м	Температу-ра се-редо-вища,^оС	Коефіцієнт тепловідда-чі, Вт/(м^2 К)	Коефіцієнт тепловідда-чі, Вт/(м^2 К)
	d	d1	d2	d3	t 1		L	t сер.	α 1	α2
							2,5	-3
							3,0
							2,0	-5
							1,0	-5
							0,8	-10
							4,0	-8
							5,0	-7
							1,8	-15
							3,2
							1,5

Основні розрахункові формули:

Зовнішній термічний опір: , .

Внутрішній термічний опір: , (м∙К)/Вт

, . , (м∙К)/Вт

. , Вт/м; (м∙К)/Вт

, ^оС;

Задача 2.2.

Трубчастий повітронагрівач передбачається виконати з труб діаметром d, розташованих в коридорному порядку з поперечним і подовжнім кроками S₁ = S₂=2,5d Кількість труб в одному ряду упоперек потоку вибране т, кількість рядів n (див. рис. до задачі).

Температури повітря, що поступає в підігрівач, t_пов.1 і на виході з підігрівача t_пов2. Температура зовнішньої поверхні труб задана і дорівнює t_c. Якої довжини повинні бути труби, щоб за швидкості повітря у вузькому перетині пучка ω м/с кількість теплоти, що передається повітрю, складала Q кВт.

Вказівка: При розв’язанні задачі параметри повітря для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі прийняти з таблиці А.2.

Дані, необхідні для розв’язання задачі, вибрати з таблиці 2.2.

Таблиця 2.2.

Передостання цифра шифру	Діа-метр, мм	Кіль-кість труб	Кіль-кість рядів труб	Температура, повітря,	Остання цифра шифру	Температу-ра труби,^оС	Швидкість повіт-ря, м/с	Кіль-кість теплоти, кВт
d	m	n	t1	t2	t 3	ω	Q

Основні розрахункові формули:

Середня температура потоків: .

Число Рейнольдса:

Для труб третього ряду коридорного порядку за :

, де

Середній коефіцієнт тепловіддачі коридорного пучка за :

Щільність теплового потоку:

Площа теплообміну:

Потрібна довжина труб:

Задача 2.3.

Теплообмінник типу «труба в трубі» виготовлений з внутрішньої сталевої труби довжиною L, діаметром d₂/d₁ і зовнішньої труби діаметром D₃. Гріючий теплоносій з температурою в кількості G₁ подається у внутрішню трубу, а теплоносій, що нагрівається, з температурою в кількості G₂ поступає в зовнішню трубу, де нагрівається на 40^оС. Визначити вихідні температури обох теплоносіїв і кількість переданої теплоти за прямоточною і протиточною схемах руху. При розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі з боку гріючого середовища та рідини, що нагрівається, за визначальні прийняти вхідні температури теплоносіїв.

Вказівка: При розв’язанні задачі параметри повітря, водяної пари, води та димових газів прийняти з таблиць А.2, А.3, А.4, А.5.

Дані, необхідні для розв’язання задачі, вибрати з таблиці 2.3.

Таблиця 2.3.

Пере-достання цифра	Гріючий теплоносій	G1,   кг/с	,   ^оС	L, м	Остання цифра	Середа, що нагрівається	G2,   кг/с	,   ^оС	d1,   мм	d2,   мм	D3,   мм
	Вода	1,5		6,0		Вода	1,25
	Вода	1,6		2,0		Повітря	1,55
	Водяна пара	3,0		1,5		Повітря	1,5

Продовження таблиці 2.3.

Пере-достання цифра	Гріючий теплоносій	G1,   кг/с	,   ^оС	L, м	Остання цифра	Середа, що нагрівається	G2,   кг/с	,   ^оС	d1,   мм	d2,   мм	D3,   мм
	Вода	1,55		1,0		Вода	0,75
	Водяна пара	2,65		2,5		Повітря	0,8
	Вода	2,75		3,0		Вода	0,9
	Димо-ві гази	1,6		4,0		Повітря	1,2
	Водяна пара	2,0		3,5		Вода	1,3
	Димо-ві гази	2,25		2,25		Повітря	0,45
	Вода	3,25		3,8		Повітря	1,3

Основні розрахункові формули:

Ф=m₁×C_p1×(t^/₁-t^//₁)=m₂×C_p2×(t^//₂- t^/₂), Вт

, ^оС; , ^оС; , ^оС.

, м/с; , м/с.

; ; за приймаємо

За ламінарного режиму руху рідини в трубах (Rе < 2,3×10³)

.

За турбулентного режиму (Re ³ 10⁴)

; , Вт/(м² К); , м

, .

.

Для прямоточних апаратів: ; .

Для протиточних апаратів: ;

.

Змістовий модуль 3. «Промислове теплоенергетичне устаткування»

Задача 3.1.

Задане паливо, котельний агрегат продуктивністю D, величина всмоктування повітря в газоходах котлоагрегата Da і температура виходячих газів t_вих.

Визначити:

· склад робочої маси палива і його нижчу теплоту згоряння, дати стислу характеристику палива;

· спосіб спалювання палива, тип топки для його спалювання, дати стислу характеристику влаштування і роботи топки, навести її характеристики;

· теоретичний V^o_п і дійсний V_п об’єм повітря, необхідний для згоряння 1 кг (1 м³) заданого палива;

· об’єм продуктів згоряння V_пз на виході з топки (при a _т) і з котлоагрегату (при a _вих);

· корисне тепловиділення в топці Q_кор ;

· теоретичну температуру горіння t _гор ;

· ентальпію виходячих газів I _{пз вих} при температурі t _вих .

Вихідні дані, необхідні для розв’язання задачі вибрати з таблиці 3.1.

Таблиця 3.1.

Перед-остання цифра шифру	D´10^-3, кг/год	Da	Остання цифра шифру	t вих, ^ОС	Вид палива
		0,20			Донецьке кам'яне вугілля Д (довгополум’яне)
		0,17			Мазут сірчастий
		0,15			Газ із газопроводу Дашава - Київ
	6,5	0,33			Кузнецьке кам'яне вугілля Г (газове)
		0,28			Челябінське буре вугілля Б3
		0,35			Газ із газопроводу Шебелінка - Москва
		0,22			Карагандинське кам'яне вугілля К (коксове)
		0,18			Газ із газопроводу Середня Азія - Центр
		0,25			Чульмаканське кам'яне вугілля Ж (жирне)
		0,21			Райчихинське буре вугілля Б2

Дата добавления: 2015-06-04