Термодинамика и теплопередача ИРНИТУ Вариант 01

Техническая термодинамика

Задача 1

Считая теплоемкость идеального газа зависящей от температуры, определить: параметры газа в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, теплоту, участвующую в процессе и работу расширения. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 1.

Указание: зависимость величины теплоемкости от температуры дана в табл. (приложение Б).

Задача 2

Газ - воздух с начальной температурой t1 = 27°С сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления р1 = 0,1 МПа до давления р2. Сжатие может происходить по изотерме, по адиабате и по политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру газа t2; отведенную от газа теплоту Q, кВт и теоретическую мощность компрессора, если его производительность G. Дать сводную таблицу результатов расчетов и изображение процессов сжатия в рυ- и Ts - диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 2.

Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры.

Задача 3

Водяной пар с начальным давлением р1 = 3 МПа и степенью сухости х1 = 0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления р2. Определить (по hs-диаграмме) количество теплоты (на 1 кг пара), подведенной к нему в пароперегревателе; работу цикла Ренкина и степень сухости пара х2 в конце расширения. Определить также термический КПД цикла. Определить работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления р'1 перед подачей в турбину.

Задача 4

Смесь, состоящая из М1 киломолей азота и М2 киломолей кислорода с начальными параметрами р1 = 1 МПа и Т1 = 1000 К, расширяется до давления р2. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, ее массу и начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения, теплоту, участвующую в процессе.

Дать сводную таблицу результатов и анализ ее. Показать процессы в pv- и Ts - диаграммах.

Указание: показатель адиабаты, а следовательно, и теплоемкости Ср и Сv следует принять постоянными, не зависящим от температуры

Задача 5

1 кг водяного пара с начальным давлением р1 и степенью сухости х1 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь hs - диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в   pv-, Ts -  и hs - диаграммах. 

Задача 6

Плоская стальная стенка толщиной δ1 (λ1 = 40 Вт/(м⸱К) с одной стороны омывается газами; при этом коэффициент теплоотдачи равен α1. С другой стороны стенка изолирована от окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ2 (λ2 = 0,15 Вт/(м⸱К). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α2. Определить тепловой поток ql, Вт/м² и температуры t1, t2, и t3 поверхностей стенок, если температура продуктов сгорания tг, а воздуха - tв. 

Задача 7

Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв, давление р1 = 1 МПа и скорость ω. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху (α1), а также удельный тепловой поток, отнесенный к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы d1, толщина ее δ и теплопроводность λ = 20 Вт/(м⸱К). Снаружи труба омывается горячими газами. Температура и коэффициент теплоотдачи горячих газов, омывающих трубу, соответственно равны tг, α2.

Задача 8

 Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и противоточной схемы. 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 8.

1. Техническая термодинамика и теплопередача: уч. пособие для неэнергет. специальностей вузов / В.В. Нащокин - М.: Аз-book, 2009.

2.Теплотехника. Учебник для студентов высш. учеб. заведений / В.Н. Луканин, М.Г. Шатров и др. – М.: Высш. шк., 2009.

3. Прибытков И.А. Теоретические основы теплотехники: учебник – М.: Академия, 2004.- 463с.

4. Архаров Л.М. Теплотехника: учебник. – М.: изд-во МГТУ, 2004.-711с.

5. Баскаков А.П., Берг Б.В. Витт О.К. и др. Теплотехника. Учебник для механических специальностей вузов. - М.: Энергоиздат, 1982.

6. Лариков Н.Н. Теплотехника. - М.: Стройиздат, 1985.

7. Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. Учебник для авиационных специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1991

8. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия, 1977.

9. Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена: Учеб пособие для неэнергетических специальностей вузов/ В.Н. Афанасьев, С.И.

Исаев, И.А. Кожинов и др.; Под/ ред. В.И. Крутова и Г.Б. Петражицкого – М.: Высшая школа, 1986. – 383 с.

10. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. - М.: Машиностроение, 1973.