Теплотехника

1. В резервуаре емкостью V = 23 м3 содержится окись углерода под давлением р = 14 атм. при температуре t = 27?C. После использования части газа давление снизилось до р = 0.8 МПа, а температура упала до t = 11?C. Определить количество израсходованного газа по массе.

2. Баллон емкостью V = 850 л заполнен метаном под давлением р = 0.9 атм при температуре t = 23?C. После вынесения его на улицу температура баллона с газом понизилась до t = -27?C. Определить количество теплоты, приобретенное газом, и давление в баллоне, а также оценить допустимость такого перепада температур, если баллон рассчитан на разрежение, равное 0.8 атм.

3. Определить изменение энтропии 1 кг воздуха, если в изохорном процессе его давление увеличилось с 2.1 бар до 10.4 бар, а температура понизилась с 395?C до 176?C.

4. Кислород с начальными параметрами t1 C, p1 = 12 бар адиабатно расширяется до v2 = 2.1v1, а затем в изохорном процессе давление понижается на 2.2 бар. Определить параметры газа в рабочих точках, подведенную теплоту, изменение внутренней энергии, совершенную работу и изобразить процессы на (p-v), (s-T) диаграммах.

5. ДВС работает по циклу Отто. Начальные параметры газа: t1 C, p1 = 0.1МПа. Степень сжатия ? = 4,6. При сгорании топливовоздушной смеси выделяется q1 = 1050 кДж/кг теплоты. Показатель адиабаты k = 1,37. Определить параметры состояния в рабочих точках, энергетические характеристики процессов (q, ?u, l), КПД цикла по формуле и по определению коэффициента полезного действия в цикле.

6. Определить время охлаждения двигателя автомобиля «Урал» до температуры t = 1°C, если при работающем двигателе его среднеобъёмная температура tн = 95°C, температура окружающего воздуха tокр = -55°C, коэффициент тепло-передачи k = 13 Вт/м2К. Указание: Габаритные, массовые и теплофизические характеристики двигателя взять из справочной литературы.

7. Для условий предыдущей задачи определить, как и насколько изменится время охлаждения двигателя, если на капот автомобиля одет утеплительный чехол толщиной ? = 17 мм и коэффициентом теплопроводности ? = 0.055 Вт/м•К, защищающий 60% площади поверхности двигателя.

8. Сравнить термическое сопротивление трехслойной стенки, средний слой которой заполнен воздухом, при этом передача теплоты через воздух опосредована: в первом случае его теплопроводностью, во втором случае – конвективным теплообменом. Характеристики трехслойной стенки: ?1 = 2.0 Вт/м•К, ?1 = 20 мм, ?3 = 10 Вт/м•К, ?3 = 2 мм, ?2 = 100 мм, коэффициент теплопроводности воздуха взять из справочника при t = 20°C, коэффициент конвекции принять равным ?к = 4.5.

9. Для утепления кабин автомобилей в северном исполнении применяется теплоизоляция. Сравнить, как изменятся удельные тепловые потери кабины, если: tкаб = 18°C, ?каб = 10 Вт/м2•К, tаркт = - 52°C, ?аркт = 48 Вт/м2•К, параметры стенок кабины: обычная кабина – ?ст = 7мм, ?ст = 0.56 Вт/м•К, в северном исполнении – ?изл = 50 мм, ?изл = 0.04 Вт/м•К.

10. Определить конвективный тепловой поток на расстоянии х = 0.5 м от входа при движении воды в трубе, если: внутренний диаметр трубы d = 40 мм, расход воды ?? = 1.5 л / мин, температура стенки трубы tw = 100°C, температура воды tж = 5°C.

11. Определить равновесную температуру тонкой пластины при совместном воздействии солнечного излучения и конвективного теплового потока от окружающей среды. Параметры тепловых потоков: падающий лучистый поток – qc = 724 Вт/м2, степень черноты поверхностей пластины ? = 0.75, угол наклона поверхности пластины к потоку излучения ? = 45°; параметры конвективного теплового потока – ?к = 15 Вт/м2К, tокр = 30°C.