Высшего образования

Тогда

В летний период

Тогда

Ф_от = 0,6 × 15552[20-(-35)] × 0,58 = 297,7 кВт.

Находим максимальный расход теплоты на отопление общественного помещения

Ф_от = 0,5 × 1555[20-(-35)] × 0,58 = 24,8 кВт.

Определяем максимальный поток теплоты на вентиляцию производственного здания.

Ф_в = q_в × V_н(t_в - t_н.в), кВт,

где q_в = 0,2 Вт/м³×К – удельная вентиляционная характеристика здания (таблица 2. Приложения).

Ф_в = 0,2 × 15552[20-(-35)] = 171 кВт.

Расход теплоты на горячее водоснабжение на один автомобиль в производственном помещении определится:

Ф_г.в.пр = 0,278×V_г.в.× С_в(t_г – t_х), Вт,

где ×V_г.в = 250 л/сут = 10,4 кг/ч – часовой расход горячей воды.

С_в = 4,187 кДж/кг×К – теплоемкость воды при t = 55⁰С [2];

t_г = 55⁰С – расчетная температура горячей воды;

t_х = 5⁰С – расчетная температура холодной воды.

Тогда

Ф_г.в.пр = 0,278×10,4×4,187(55-5) = 0,605кВт.

На 100 грузовых автомобилей Ф_г.в.пр = 0,605×100 = 60,5 кВт.

Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение общественного здания:

Ф_г.в.о = 2× Ф_г.в.ср= 2×16 = 32 кВт,

где Ф_г.в.ср = q_г.в.×n = 50×320 = 16000 Вт,

где n = 50 – количество рабочих;

q_г.в.= 320 Вт – укрупненный показатель.

Ф_г.в.об = 0,65× Ф_г.в.о= 0,65×32 = 20,8 кВт,

Ф_г.в.пр = 0,82× Ф_г.в.пр = 0,82×60,5 = 49,6 кВт.

Определяем расход теплоты на технологические нужды автопредприятия:

Ф_т = 0,278×y×G(i - к_в×i_вод), Вт,

где y_т - коэффициент спроса на теплоту, равный 0,6…0,7, принимаем y = 0,65;

G – расход теплоносителя, кг/ч;

i – энтальпия теплоносителя, кДж/кг. Принимаем i = 398 кДж/кг для воды при t = 95⁰С [2];

i_вод = 280 кДж/кг – энтальпия обратной воды [2];

к_в = 0,7 – коэффициент возврата обратной воды.

Расход теплоносителя (воды при t = 95⁰С) для получения смешанной воды с температурой t_см = 60⁰С равен:

, кг/ч,

где t_x = 10⁰C – температура холодной воды;

G_см = n×q/24 кг/ч – количество смешанной воды;

n – число автомобилей, подвергающихся мойке в течение суток. Принимаем n = 20 автомобилей.

Q = 250 кг/сут – среднесуточный расход воды на мойку одного автомобиля.

кг/ч,

а

кг/ч.

Следовательно

Ф_т = 0,278×0,65×122,4×(398-0,7×280) = 4450 Вт = 4,5 кВт.

Средневзвешенная расчетная температура равна

t_в.ср = (15552×18 + 1555×20) / 17107 = 18⁰С.

Строим годовой график потребления теплоты производственного корпуса на 100 грузовых автомобилей.

Рис. 3. Годовой график потребления тепла производственным корпусом на 100 грузовых автомобилей.

Находим суммарный годовой расход теплоты:

Q_год = 3,6×10^-6F× m_ср×m_i, ГДж/год,

где F = 4178 мм² – площадь годового графика;

m_ср = 8,3 Вт/мм – масштаб расход теплоты:

m_i = 66,7 ч/мм – масштаб времени потребления теплоты.

Тогда

Q_год = 3,6×10^-6×4178×8,3×66,7 = 8,7 ГДж/год

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Задача 1. В процессе изменения состояния 1 кг газа внутренняя энергия его увеличивается на Δ u. При этом над газом совершается работа, равная l. Начальная температура газа t₁, конечное давление р₂.

Определить для заданного газа показатель политропы n, начальные и конечные параметры, изменение энтропии Δ s и изменение энтальпии Δ h. Представить процесс в p – v и T - s - диаграммах. Изобразите также (без расчета) изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы, проходящие через ту же начальную точку, и дать их сравнительный анализ. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.

Таблица 1

Последняя цифра шифра	Род газа	Предпоследняя цифра шифра	Δ u, кДж/кг	l, кДж/кг	t1 , ^оС	р2 , Мпа
	SO2					0,5
	О					0,7
	N					0,9
	СО3					1,1
	СО2					1,3
	Н					1,5
	Н2S					1,7
	SO2					1,9
	NO2					2,0
	Н2S					2,2

Контрольный вопрос. Какова общая формулировка и математическое выражение первого закона термодинамики?

Задача 2. Определить параметры 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.

Определить работу, получаемую от 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 p - v и T - s. Дать к полученным диаграммам соответствующие пояснения. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 2.

Таблица 2

Последняя цифра шифра	р1, МПа	t1, ^оС	Предпоследняя цифра шифра	ε	λ	ρ
	0,089			16,3	1,5	1,11
	0,092			16,2	1,6	1,0
	0,095			16,1	1,7	1,1
	0,100			16,0	1,8	1,2
	0,110			15,9	1,9	1,3
	0,120			15,8	2,0	1,4
	0,125			15,7	2,1	1,5
	0,130			16,0	2,2	1,1
	0,135			15,9	2,3	1,2
	0,140			16,3	2,4	1,3

Контрольный вопрос. В чем смысл второго закона термодинамики?

Задача 3. Смесь газов с начальной температурой t₁ = 27°С сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления р₁ = 0,1 МПа до давления р₂. Сжатие может проходить по изотерме, по адиабате и по политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру газа t₂, отведенное от смеси тепло Q кВт, изменение внутренней энергии и энтропии смеси и теоретическую мощность компрессора, если его производительность G. Дать сводную таблицу и изображение процессов сжатия в p - v и T - s - диаграммах, а также какое количество воды необходимо прокачивать через рубашку цилиндра при сжатии газа по изотерме и по политропе, если температура воды при этом повышается на 20°С?

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.

Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры.

Таблица 3

Последняя цифра шифра	Состав смеси	n	Предпоследняя цифра шифра	р2, МПа	10^-3 G, кг/ч
	2 кг О + 8 кг N2	1,25		0,9	0,3
	5 кг О2 + 5 кг СО2	1,22		1,0	0,4
	3 кг СО2 + 7 кг О2	1,30		0,85	0,5
	6 кг N + 4 кг СО2	1,35		0,8	0,6
	5 кг Н2О + 5 кг СО2	1,29		0,95	0,7
	2 кг N + 8 кг Н2	1,23		0,9	0,8
	4 кг СО3 + 6 кг Н	1,27		0,85	0,9
	2 кг СО2 + 8 кг СО	1,25		0,9	1,0
	1 кг Н + 9 кг N2	1,33		0,8	1,1
	5 кг N + 5 кг СО2	1,28		0,85	1,2

Контрольный вопрос. В каком из процессов сжатия мощность, затрачиваемая на привод компрессора, будет больше?

Задача 4. Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет провести для прямоточной и противоточной схем. Привести графики измене­ния температур для обеих схем движения. Значения температур газа t '₁ и t "₁, воды t '₂ и t "₂, расхода воды М и коэффициента теплопередачи К выбрать из таблицы 4.

Таблица 4

Последняя цифра шифра	t '1, ^оС	t "1, ^оС	t '2, ^оС	t "2, ^оС	Предпоследняя цифра шифра	М, кг/с	К, Вт/(м^2К)
						1,4
						1,3
						1,2
						1,1
						1,0
						0,9
						0,8
						0,7
						0,6
						0,5

Контрольный вопрос. Какая из схем теплообменников (прямоточная или противоточная) имеет меньшую поверхность и почему?

Задача 5. Рассчитать теплопотребление производственного корпуса на N грузовых автомобилей размером LхBхH м с 2^х этажным пристроем – административно-бытовым корпусом L₁хB₁хH₁ м с количеством рабочих, равным M человек. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 5.

Таблица 5

Последняя цифра шифра	N, шт	LхBхH, м	Предпоследняя цифра шифра	L1хB1хH1, м	М, чел
		18х36х7,2		6х6х7,2
		36х36х7,2		6х12х7,2
		48х48х7,2		12х18х7,2
		48х36х7,2		12х12х7,2
		54х36х7,2		18х12х7,2
		60х36х7,2		18х12х7,2
		36х36х7,2		12х18х7,2
		48х48х7,2		6х12х7,2
		48х36х7,2		12х12х7,2
		18х36х7,2		6х6х7,2

Контрольный вопрос: Эффективность систем отопления

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

(МГТУ им. Н.Э.Баумана)

Дата добавления: 2017-02-01