Сделай Сам Свою Работу на 5

Тема 10. Теплоснабжение сельскохозяйственного производства





Роль теплоты в энергетическом балансе сельского хозяйства. Понятие о системах теплоснабжения бытовых и производственных сооружений. Теплоносители. Котельные установки и топочные устройства. Водогрейные и паровые котлы. Теплогенераторы. Электрические нагреватели. Системы отопление. Источники тепловыделений. Тепловой баланс помещений. Расчет поверхности нагрева отопительных приборов. Системы горячего водоснабжения.

 

Тема 11. Вентиляция и кондиционирование

Понятие обитаемости бытовых и производственных сооружений. Требования к микроклимату в сельскохозяйственных объектах. Пути и способы создания комфортной среды обитания. Классификация и основные элементы систем вентиляции. Кратность вентиляции. Расчет воздухообмена Подбор вентиляторов. Системы кондиционирования воздуха. Состав кондиционера и назначение его блоков.

 

Заключение. Основные направления экономии энергоресурсов в сельском хозяйстве. Перспективы использования возобновляемых источников энергии. Проблемы защиты окружающей среды.

Литература

1. Амерханов Р.А. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства. Р.А. Амерханов, А.С. Бессараб, Б.Х. Драганов., С.П. Рудобашта, /Под ред. Б.Х. Драганова. – М.: Колос-Пресс, 2002. – 424 с.: ил.



2. Болотов А.К. Сборник задач по теплотехнике. А.К. Болотов, А.А. Лопарев. – Киров, 2001. – 288 с.

3. Драганов Б.Х. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве. Б.Х. Драганов, А.В. Кузнецов, С.П. Рудобашта. – М.: Агропромиздат, 1990. – 463 с.: ил.

4. Кошман В.С. Словарь терминов и определений по гидравлике, теплотехнике и газовой динамике. В.С. Кошман, А.Т. Манташов. – П.: ПГСХА, 2013. – 55с.

5. Манташов А.Т. Теплотехника. Часть 1. Термодинамика и теплопередача. Учебное пособие. А.Т. Манташов.– П.: ПГСХА, 2009. – 184 с.

6. Манташов А.Т. Теплотехника. Часть 1I. Теплотехническое обеспечение обитаемости объектов сельскохозяйственного назначения. Учебное пособие. А.Т. Манташов.– П.: ПГСХА, 2011. – 116 с.

 

Контрольное задание

Согласно учебному плану студент заочного обучения выполняет контрольную работу назначенного преподавателем варианта. Каждый вариант включает четыре задания с вопросами и задачами. Номера вопросов и задач вариантов приведены в таблице на с. 27.



Отвечать на вопросы и решать задачи только своего варианта, работа, выполненная не по своему варианту, не рецензируется. Ответы на контрольные вопросы должны предшествовать решению задач. Формулировки контрольных вопросов и условия задачи переписываются полностью. Ответы на контрольные вопросы должны быть исчерпывающими и изложены в собственном представлении данного вопроса. Решения задач сопровождать краткими пояснениями и подробными вычислениями. При решении задач воспользоваться справочными данными, приведенными в Приложениях работ [2] , [5] и [6]. В ответах на вопросы и при решении задач применять только Международную систему единиц (СИ).

Контрольная работа выполняется рукописно и должна быть представлена в сброшюрованном виде. Допускается выполнение работы на компьютере. Образец титульной страницы работы приведен на с. 28.

На последней странице контрольной работы приводится список использованной литературы. Ниже, студент, выполнивший данную работу, ставит свою подпись и дату.

Контрольную работу необходимо отправить в деканат заочного обучения минимум за две недели до сессии.

Задание № 1

Задание соответствует содержанию тем №№ 1, 2 и 3 учебной программы. Литература: [5], с. 9…58 и с. 68…76; [2], с. 6…41.

 

Контрольные вопросы

1. Приведите пример закрытой термодинамической системы, объясните параметры, описывающие ее состояние.

2. Раскройте сущность понятия энергии и ее составляющих для термодинамической системы.

3. Что в термодинамике понимается под теплотой и работой процесса, их обозначения и единицы измерения?



4. Проанализируйте аналитическое выражение первого закона термодинамики. Приведите примеры применения закона.

5. Приведите основные формулировки второго закона термодинамики и поясните их.

6. Запишите аналитическое выражение второго закона термодинамики и поясните величины, входящие в него.

7. Что понимают под термическим КПД , какие потери он учитывает?

8. Запишите и пояснить уравнение состояния идеального газа для произвольной массы.

9. Раскройте особенности газовых смесей и поясните, как можно вычислить молярную массу смеси газов.

10. Поясните, каким образом задают состав газовой смеси и как определяют ее газовую постоянную.

11. Дайте определение теплоемкости и поясните особенности теплоемкости газов.

12. Запишите и поясните выражения для вычисления истиной и средней в интервале температур теплоемкости газа.

13. Объясните особенности теплоемкостей cv , и cp .

14. Получите уравнения для построения политропы в pv и Ts – координатах.

15. Покажите, как определяется показатель политропы по известным термодинамическим параметрам процесса в двух точках.

16. Поясните, как в pv – координатах можно представить работу расширения и работу техническую политропного процесса.

17. Изобразите в Ts – координатах изобарный и изохорный процессы*.

18. Изобразите в pv – координатах адиабатный и изотермический процессы.*

19. Раскройте особенности распределения энергии в изотермическом процессе.

………………………………………………………………………………

* Кривые должны быть на одном поле графика и выходить из одной точки.

20. Выведите уравнение и соотношение между параметрами в адиабатном процессе.

21. Поясните особенности распределения энергии в характерных группах термодинамических процессов.

22. Запишите и проанализируйте уравнения энергии потока газа в тепловой и механической формах.

23. Получите выражение для определения скорости газа в канале.

24. Поясните, от чего зависит расход газа через сечение канала.

25. Покажите, как изменяются давление и температура потока реального газа при дросселировании.

 

З а д а ч и

1.1. Найти приращение энтропии 2,5 кг воздуха: а) при нагревании его в изобарном процессе от 20 до 400 0С; б) при нагревании его в изохорном процессе от 20 до 880 0С: в) при изотермическом расширении с увеличением его объема в 15 раз. Теплоемкость в процессах принимать при средних температурах.

 

1.2. В результате сгорания 0,01 кг топлива в ДВС при v = const температура рабочего тела изменилась от t2 = 365 0С до t3 = 2150 0С. Определить изменение внутренней энергии и энтальпии в процессе горения, если молярная масса продуктов горения см = 28,7 кг/моль и средняя теплоемкость сv ср = 0,83 кДж/(кг·К). Сколько подведено теплоты при горении?

 

1.3. Газовая смесь задана массовыми долями = 0,26; 0,18 и = 0,56. Каков объем занимает 0,02 кг этой смеси, находящейся при нормальных физических условиях? До какого давления необходимо адиабатно сжать смесь, чтобы ее температура достигла t2 = 380 0C?

 

1.4. Кислород m = 1 кг из начального состояния 1 изотермически сжимается до состояния 2, а затем в изохорном процессе охлаждается до состояния 3, в котором р3 = р1. В точке 2 параметры кислорода t2 = 1200 0C; p2 = 6 МПа, в точке 3 температура t3 = 300 0С. Определить недостающие параметры в точках 1, 2 и 3. Изобразить процесс 1-2-3 в pv и Ts – координатах.

 

1.5. Воздух из начального состояния 1 (р1 = 4 МПа и t1 = 1600 0C) изохорно охлаждается до температуры t2 = 200 0C, а затем изотермически сжимается до состояния 3, в котором р3 = р1. Определить недостающие параметры состояния в точках 1, 2 и 3 и показать процесс 1-2-3 в pv и Ts – координатах.

 

1.6.Воздух массой 4 кг с начальным давлением p1 = 0,2 МПа и начальной температурой t1 = 17 0C сжимается адиабатно до конечного давления p2 = 1,2 МПа. Определить объем и температуру воздуха в конце сжатия, изменение внутренней энергии и работу сжатия.

 

1.7. Какое минимальное время потребуется, чтобы вскипятить 0,7 литра воды кипятильником мощностью 400 Вт в открытом сосуде при нормальных технических условиях? Потерями тепла в окружающую среду и на нагрев сосуда пренебречь.

 

1.8.Смесь газов при температуре в камере сгорания 2400К имеет парциальные давления: = 1,56 МПа; = 0,93 МПа и = 0,51 МПа. Определить плотность продуктов сгорания и теплоемкость смеси газов ср см.

 

1.9. Газовая смесь при t =15 0C имеет следующий массовый состав: = 0,07; = 0,21 и = 0,72. До какого давления нужно сжать эту смесь, чтобы ее плотность достигла 28 кг/м 3?

1.10. Газовая смесь, заданная парциальными давлениями:

= 0,2МПа и расширяется Теплоемкость смеси при постоянном давлении ср см = 1,2 кДж/(кг К). Определить показатель адиабаты.

 

1.11. В калориметр, содержащий 1,5 литра воды при температуре

17 0С, опустили стальной образец массой 0,65 кг нагретый до 100 0С. Определить среднюю в диапазоне изменения температуры теплоемкость стали, если в калориметре установилась одинаковая температура для воды и образца и равная 210 С.

 

1.12. Определить техническую работу в ДВС для 1 кг продуктов сгорания при их адиабатном расширении для условий: Т3 = 2250 К; давление изменяется от p3 = 7,3 МПа до p4 = 0,25 МПа, молярная масса продуктов сгорания µ = 27,3 кг/моль, показатель адиабаты к = 1,31.

 

1.13. Перегретый водяной пар с давлением р0 = 12,5 МПа и температурой t0 = 550 0C через сверхзвуковое геометрическое сопло поступает к лопаткам турбины. Вычислить скорость пара на срезе сопла, если адиабатное расширение происходит до давления 0,1 МПа. Теплоемкость пара cp = 1988 Дж/(кг·К).

 

1.14. В баллоне емкостью 40 л содержится азот при давлении р1= 8 МПа и температуре t1 = – 25 0С. Определить количество теплоты, которое следует подвести к азоту, чтобы повысить его температуру до t2 = 18 0C. Каково будет конечное давление азота в баллоне?

1.15. Продукты сгорания топлива дизельного двигателя охлаждаются в окружающей атмосфере от t1 = 390 0C до t2 = 15 0C. Какое количество теплоты отводится от двигателя каждым килограммом выхлопных газов, если их состав включает = 0,18, = 0,68 и = 0,14?

 

1.16. К 1кг рабочего тела в испарителе бытового холодильника с холодильным коэффициентом = 2,5 подведено от охлаждаемых продуктов q = 68 кДж/кг теплоты. Определить удельную работу компрессора и энтропию рабочего тела на выходе из испарителя, если на входе она равна s = 6,41 кДж/(кг ·К), а температура в испарителе t = – 15 0 С.

 

1.17. Газообразный фреон с молярной массой 120 кг/моль в количестве 0,2 кг нагнетается компрессором в объем 2,85 литра до давления

1,6 МПа. Определить температуру сжатого фреона.

 

1.18. Проба продуктов сгорания, отобранная из цилиндра ДВС при температуре 2250 0С и давлении 5,8 МПа и находящаяся в герметичном газоотборнике объемом V=2,5 л., охлаждена до 20 0С. Продукты сгорания имеют: = 26,8 кг/моль и сp = 1,16 кДж/(кг·К). Вычислить количество отведенной теплоты при охлаждении продуктов сгорания и конечное давление.

 

1.19. В поршневом компрессоре 4 литра всасываемого воздуха при температуре 20 0С политропно сжимаются от р1 = 0,1 МПа до

р2 = 0,38 МПа.. Показатель политропы n = 1,28. Вычислить температуру в конце сжатия и работу, затраченную на сжатие воздуха.

 

1.20. Воздух из резервуара с постоянным давлением р0 = 10 МПа и температурой T0 = 288 К вытекает в атмосферу с давлением ра = 0,1 МПа через трубку с внутренним диаметром 10 мм. Определить скорость адиабатного истечения воздуха из трубки и его начальный массовый расход.

 

1.21. Определить температуру заторможенного воздуха на поверхности космического корабля, движущегося в плотных слоях атмосферы со скоростью 3000 м/с. Термодинамическую температуру воздуха принять равной –50 0С.

 

1.22. Определить, на сколько минут хватит аквалангисту воздуха, содержащегося в двух баллонах по 6 литров каждый при абсолютном давлении 15 МПа, если аквалангист делает 20 вдохов в минуту и при каждом вдохе потребляет 2,5 литра воздуха при р = 0,1 МПа?

1.23. Температура в газогенераторе рабочего тела равна 1100 0С. Вычислить значение показателя адиабаты к, если массовые доли газовой смеси составляют: CO = 0,6; = 0,1 и = 0,3.

 

1.24. Один килограмм воздуха с начальными р1 = 1,2 МПа и

t1 =19 0C политропно расширяется до давления р2 = 2,7 5 Па и температуры Т2 =265 К. Определить количество теплоты, отведенной в процессе расширения.

 

1.25. Электрогенератор с выходной мощностью 25 кВт и КПД 96% охлаждается воздухом. Какова массовая секундная подача воздуха, если температура в машинном отделении 20 0С, а температура воздуха на выходе из электрогенератора 36 0С?

 

 

Задание № 2

Задание соответствует содержанию тем № № 4, 5, 6 и 7 учебной программы. Литература: [5], с.106…167; [2], с.100…155.

 

Контрольные вопросы

1. Что понимается под температурным полем? Приведите два – три

примера стационарного и нестационарного температурных полей.

2. Дайте определение температурного градиента и назовите его вели-

чину для плоской однослойной стенки толщиной 350 мм, если ее температура с одной стороны – 14 0С, а с другой +21 0С.

3. Объясните, каким образом происходит перенос теплоты теплопро-

водностью в твердых, жидких и газообразных веществах.

4. Запишите и проанализируйте выражение закона теплопроводности.

5. Приведите примеры использования дифференциального уравнения

теплопроводности.

6. Сформулируйте условия однозначности и приведите пример их использования в описании какой-либо задачи теплопроводности.

7. Поясните зависимость изменения температуры по толщине плоской однослойной стенки при стационарной теплопроводности.

8. Стены жилого помещения можно выполнить из кирпича или из дерева. Поясните, в каком случае потери тепла через стены одинаковой толщины будут больше.

9. Для плоской четырехслойной стенки запишите выражение для определения температуры между второй и третьей стенкой для стационарной теплопроводности.

10. Что Вы понимаете под теплоотдачей? Запишите и поясните аналитическое выражение закона теплоотдачи.

11. Объясните процесс теплоотдачи при естественной и вынужденной конвекции.

 

12. Используя дифференциальное уравнение теплоотдачи, объясните влияние различных факторов на величину .

13. Объясните, как вычисляется коэффициент теплоотдачи с использованием теории теплового подобия.

14. Что понимается под критериями теплового подобия и критериальными уравнениями?

15. Поясните влияние различных факторов на теплоотдачу при естественной конвекции,

16. Что принимается за определяющий геометрический размер и определяющую температуру при теплоотдаче в каналах?

17. Укажите на особенности теплоотдачи при кипении жидкости.

18. Поясните, что понимается под лучистым теплообменом.

19. Приведите зависимость излучательной способности от температуры для абсолютно черных и серых тел.

20. Как вычисляется лучистый тепловой поток между телами, разделенными прозрачной средой?

21. Изобразите и поясните характер изменения температуры от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.

22. Запишите и проанализируйте уравнение теплопередачи.

23. Покажите известные Вам способы интенсификации теплопередачи

24. Поясните особенности теплопередачи в прямоточном и противоточном рекуперативном теплообменном аппарате.

25. Приведите и поясните основные уравнения, используемые в расчетах рекуперативных теплообменников.

 

З а д а ч и

2.1. Общая поверхность теплопередачи отопительной батареи 6 м2. Батарея выполнена из чугуна с толщиной стенки δ = 3 мм. Каков должен быть коэффициент теплоотдачи от батареи к воздуху, чтобы температура воды в батареи снизилась от t1= 84 0С до t1′′= 78 0С? Массовый расход воды через батарею m = 0,2 кг/с; средняя по высоте батареи температура воздуха t2 ср =18 0С; среднюю температуру по толщине стенки батареи принять равной 710С, коэффициент теплоотдачи от воды к стенке батареи

=250 Вт/(м2·К),

 

2.2. Определить поверхность нагрева водяного экономайзера, в

котором теплоносители движутся с противотоком. Известны следующие величины: температура дымовых газов котла t1= 750 0C; массовый расход газов 1= 1,6 кг/с; теплоемкость газов cp 1 = 1,15 кДж/(кг·К); температура воды на входе t2 =20 0C; расход воды 2 = 1,9 кг/с; коэффициент теплопередачи от газов к воде к = 83 Вт/(м2·К); количество передаваемого тепла = 0,6 МВт

2.3. Через бытовое помещение проходит выхлопная труба дизельгенератора длиной 4 м и наружным диаметром 60 мм. Какую толщину изоляции необходимо наложить на трубу, чтобы тепловой поток в помещение не превышал 1,3 кВт? Допустимые температуры под изоляцией и на ее внешней поверхности принять соответственно 470 0С и 44 0С. Для изоляции использовать теплозвукоизоляционные маты из базальтового волокна с оболочкой из кремнеземной ткани с = 0,037 Вт/(м·К).

 

2.4. Стены жилого помещения выполнены из красного кирпича, пенобетона и сосновой доски. Толщины слоев соответственно равны:

1= 250 мм, 2= 150 мм и 3= 25 мм, Длина помещения 5 м, ширина 4 м, высота 2,5 м, а общая площадь окон и двери составляет 6,5 м2. Каковы потери тепла только через стены в зимнее время года, если температура стен изнутри равна 18 0С и – 30 0С снаружи?

 

2.5. Через фургон автомастерской проходит выхлопная труба двигателя из нержавеющей стали толщиной 1,5 мм, длиной 3,5 м и наружным диаметром 50 мм. Труба изолирована прошивным матом из шлаковаты толщиной 15 мм. Какова величина теплового потока подводится в фургон от продуктов сгорания, если температура трубы со стороны выхлопных газов равна 325 0С, а наружная температура изоляции 35 0С?

 

2.6. Потолок жилого помещения длиной 4,5 м и шириной 3,6 м выполнен трехслойным: железобетонная плита толщиной 200 мм, пенопласт ПХВ и сосновая доска толщиной 40 мм. Какова должна быть толщина пенопласта, чтобы потери тепла через потолок были не более 230 Вт при температурах плиты: со стороны помещения 18 0С и – 30 0С наружной стороны доски?

 

2.7. В погребе длиной 4 м и шириной 2,5 м температура потолка равна 4 0С. Каковы потери теплоты в морозную погоду с температурой

–35 0С через перекрытие погреба, если оно состоит из железобетонной плиты толщиной 0,2 м, слоя земли в 1,2 м и снега толщиной 0,45 м?

 

2.8. Перекрытие погреба размерами 4 3 м состоит из бетонной плиты = 250 мм, шлака котельного = 800 мм и снега толщиной 350 мм. Потери тепла через перекрытие составляют 130 Вт. При какой наружной температуре воздуха поверхность потолка погреба будет равна – 2 0С?

2.9. По трубе наружным диаметром 30 мм движется горячий воздух со скоростью 13 м/с. Труба выполнена из стали 1Х18Н9Т толщиной стенки 2 мм. Определить температуру на наружной поверхности трубы, если плотность теплового потока q = 5,2 кВт/м2. Коэффициент кинематической вязкости и коэффициент теплопроводности принять при средней температуре воздуха по длине трубы равной 190 0С.

2.10. В бытовое помещение по трубе из Ст. 45 подается горячая вода со скоростью 0,2 м/с. Внутренний диаметр трубы 30 мм, толщина стенки

2 мм. Температурой воды 85 0С , температура стенки трубы со стороны воды 50 0С. Какую температуру имеет наружная поверхность трубы?

 

2.11. Атмосферный воздух с температурой –10 0С по вентиляционному каналу сечением 200 50 мм и длиной 4 м поступает к калориферу. Скорость движения воздуха равна 1,6 м/с; температура внутренней стенки канала соответствует 15 0С. Вычислить часовую потерю теплоты через стенки вентивентиляционного канала.

2.12. В опускных трубах котельной установки с внутренним диаметром 30 мм нагревается вода. Скорость движения воды 1,2 м/с, средняя по длине трубы температура воды 85 0С, температура внутренней стенки трубы 105 0С. Определить средний по длине трубы коэффициент теплоотдачи.

2.13. В трубках автомобильного радиатора охлаждается вода. Сечение канала трубки 11 4 мм, средняя по длине трубы температура воды

75 0С, скорость движения воды 0,9 м/с, температура стенки трубки со стороны воды 45 0С. Определить средний по длине трубки коэффициент теплоотдачи.

2.14. В трубках бойлера с внутренним диаметром 25 мм нагревающая вода с температурой 130 0С движется со скоростью 0,4 м/с. Каков коэффициент теплоотдачи, если трубка изнутри нагревается до 95 0С?

 

2.15. Определить коэффициент теплоотдачи от батареи водяного отопления к воздуху в комнате, если известны: высота батареи 600 мм; температура наружной стенки батареи 55 0С; средняя по высоте батареи температура воздуха 20 0С.

 

2.16. Определить степень черноты смеси газов, состоящих из СО2 и Н2О, если температура смеси равна 2500 К; парциальные давления газов: p = 4 МПа и р =1,5 МПа. Диаметр цилиндрического объема, в котором находится смесь, равен 700 мм, высота цилиндра равна его диаметру.

 

2.17 Вычислить удельный лучистый тепловой поток от пламени горящего топлива, имеющего Тг = 2300 К и степень черноты г = 0,265 , к поверхности камеры сгорания с температурой Тст = 950 К и ст = 0,82.

 

2.18. Сосуд Дюара, стенки которого выполнены из полированной меди, заполнен жидкостью с температурой 92 0С. Температура окружающей среды 18 0С. Полагая, что температуры стенок равны температурам жидкости и среды, определить толщину слоя теплоизоляции из пенополиуретана, равноценную экранновакуумной изоляции сосуда Дюара.

 

2.19. Определить отвод тепла излучением от коллектора выхлопных газов дизельного двигателя. Коллектор выполнен из чугунного литья наружным диаметром 150 мм и общей длиной 1200 мм. Температура поверхности коллектора 437 0С. Обратным излучением среды на коллектор пренебречь.

2.20. Определить количество тепла, переданного излучением дымовых газов стенкам трубчатого теплообменника. Температура газов 1100 0С; степень черноты газов = 0,32; наружная температура труб 820 0С; степень черноты наружных стенок труб = 0,84; площадь поверхности труб 2,5 м2.

 

2.21. Радиатор автомобиля состоит из 120трубок прямоугольного сечения размерами 15 5 мм. Температура воды на входе в радиатор 85 0С, на выходе из него 45 0С; секундный массовый расход воды через радиатор 0,3 кг/с. Коэффициент теплопередачи от воды к охлаждающему воздуху к = 490 Вт/(м2·К). Приняв температуру воздуха на входе в радиатор и выходе из него соответственно t2'=25 0C и t2"=58 0C, вычислить высоту радиатора.

 

2.22. В противоточный водоводяной теплообменник с поверхностью теплопередачи 2 м2 поступает 2100 кг/ч нагревающей воды с температурой t1=95 0C. Нагреваемая вода имеет =1300 кг/ч и t2=16 0C. Определить конечные температуры теплоносителей, если коэффициент теплопередачи к = 1400 Вт/(м2·К).

 

2.23. Определить поверхность нагрева рекуперативного водовоздушного теплообменника при прямоточном и противоточном движении теплоносителей. Массовый расход воды через теплообменник 1= 0,1 кг/с, ее температура на входе и выходе соответственно равна t1= 95 0Cи t1′′= 65 0C. Воздух необходимо нагреть от t2= -10 0C до t2′′ = 30 0C при коэффициенте теплопередачи к = 48 Вт/(м2·К).

 

2.24. В противоточном водовоздушном теплообменнике необходимо нагреть в секунду 0,8 кг воздуха от t2= - 12 0C до t2′′ = 28 0C. Какой массовый расход горячей воды должен подаваться в теплообменник, если ее температура при передачи тепла уменьшается от t1= 98 0C до t1′′= 55 0C? Какова поверхность теплопередачи при коэффициенте к = 42 Вт/(м2·К)?

 

2.25. К местному тепловому пункту в теплоизолированной трубе с наземной прокладкой подводится горячая вода с температурой 150 0C. Труба изготовлена из материала Ст.45 внутренним диаметром 400 мм и толщиной стенки 4 мм. Теплоизоляция выполнена из шлаковаты толщиной 80 мм. Температура наружного воздуха – 25 0C. Каковы потери тепла каждым погонным метром трубы, если коэффициент теплоотдачи со стороны воды =750 Вт/(м2·К), а со стороны воздуха =16 Вт/(м2·К)?

 

Задание № 3

Задание соответствует содержанию тем № 10 и № 11 учебной программы. Литература: [5], с.77 …105; [2], с.41…97..

 

Контрольные вопросы

1. Что понимается под тепловым двигателем? Поясните известную Вам классификацию тепловых двигателей.

2. В чем состоит необходимость и каков метод анализа циклов тепловых двигателей?

3. Изобразите цикл Карно в рv и Ts – координатах и отметьте особенность процессов, составляющих цикл.

4.Проанализируйте термический КПД цикла Карно.

5. Проведите анализ цикла ДВС с изохорным подводом тепла.

6. Покажите пути увеличения термического КПД ДВС с изохорным подводом тепла.

7. Проведите анализ цикла ДВС с изобарным подводом тепла.

8. Покажите пути увеличения термического КПД ДВС с изобарным подводом тепла

9. Проведите сравнительный анализ циклов ДВС с изобарным и изохорным подводом тепла.

10. Проведите анализ цикла газотурбинного двигателя при p =const.

11. Объясните принцип работы объемных и динамических компрессоров. Назовите известные Вам типы объемных компрессоров.

12. Поясните работу поршневого компрессора, назовите его показатели.

13. Проведите анализ идеального цикла одноступенчатого поршневого компрессора.

14. Что такое вредное пространство в поршневом компрессоре, на какие показатели компрессора оно влияет?

15. Объясните, почему в одноступенчатом компрессоре ограничена величина ?

16. Поясните необходимость охлаждения газа между ступенями компрессора.

17. Каким образом определить число ступеней компрессора для заданного ?

18. Перечислите и поясните известные Вам способы охлаждения тел до температур ниже T окружающей среды.

19. Изобразите схему и поясните принцип работы паровой компрессорной холодильной машины.

20. Изобразите схему и поясните принцип работы воздушной холодильной машины.

21. В Ts – координатах изобразите и поясните цикл ПКХМ.

22. Объясните, что понимается под холодильной мощностью и холодильным коэффициентом холодильных машин.

23. Поясните, какую роль выполняет компрессор в ПКХМ.

24. Поясните, какую роль выполняет дроссель в ПКХМ

25. Изложите, что Вам известно о тепловых насосах

З а д а ч и

3.1.Холодильная мощность воздушной холодильной установки =2,3 кВт. Определить холодильный коэффициент и массовый расход хладагента ВХМ, если известно, что максимальное давление воздуха в установке р2 = 0,38 МПа, минимальное – р1 = 0,11 МПа; температура на входе в компрессор t1 = – 5 0C, сжатие в компрессоре осуществляется с показателем n = 1,28. Для понижения температуры используется процесс дросселирования. Температура воздуха на входе в дроссель t3 = 35 0C, на выходе из него t4 = – 25 0С. Построить цикл в Ts – координатах.

 

3.2.Воздушная холодильная установка с поршневым детандером имеет холодильную мощность =2,3 кВт. Определить холодильный коэффициент и массовый расход хладагента ВХМ, если компрессор изменяет давление от р1 = 0,11 МПа до р2 = 0,38 МПа; температура на входе в компрессор t1 = – 5 0C. Сжатие в компрессоре осуществляется с показателем n = 1,28, а расширение в детандере с n = 1,20. Температура воздуха на входе в детандер t3 = 35 0C. Построить цикл в Ts – координатах.

 

3.3.В бытовом холодильнике в качестве хладагента используется фреон R–22. Сухой насыщенный пар фреона поступает в компрессор с давлением р1=0,15 МПа, где в процессе адиабатного сжатия его температура повышаются и достигает 600С. Используя диаграмму состояния фреона R–22 в координатах lnp-i, определить холодильный коэффициент ПКХМ и построить цикл в T-s координатах.

 

3.4.Определить холодильную мощность ПКХМ, если известно, что в качестве хладагента используется фреон R–22 c массовым расходом = 0,013 кг/с. Температура хладагента на входе и выходе из компрессора при адиабатном сжатии соответственно равна: t1 = –250С и t2 = 550С. Построить цикл ПКХМ в T-s координатах. При решении использовать диаграмму состояния фреона R–22 в координатах lnp-i.

 

3.5. Определить минимально необходимую степень сжатия в ДВС, чтобы горючее, поданное в цилиндр в конце хода сжатия, воспламенилось. Температура воспламенения горючего 970 К; температура воздуха перед сжатием 300 К; сжатие принять адиабатным. Каково давление в конце сжатия, если начальное равно 0,1 МПа?

 

3.6.При адиабатном расширении рабочего тела в цикле Карно изменение температуры T = 1000 К. Вычислить термический КПД цикла при Т1= 2500 К и при Т1 "= 1800 К. Объяснить полученный результат.

 

3.7. В ДВС с изохорным подводом тепла известны: p1 = 0,097 МПа;

t1 = 27 0C; = 3,25; = 8,5; к = 1,28. Определить термический КПД и сравнить его с КПД цикла Карно при максимальной и минимальной температурах изохорного цикла.

 

3.8. В ДВС с изобарным подводом тепла известны: p1 = 0,185 МПа;

t1 = 32 0C; = 19,5; = 1,8; к = 1,27. Определить термический КПД и сравнить его с термическим КПД цикла Карно при максимальной и минимальной температурах изобарного цикла.

 

3.9.В ДВС с изохорным подводом тепла известны: p1 = 0,092 МПа; t1 = 29 0C; = 3,45; R = 312 Дж/(кг·К); к = 1,31. Давление рабочего тела в результате адиабатного сжатия достигло значения р2 = 1,7 МПа. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

 

3.10.В ДВС с изобарным подводом тепла известны: p1 = 0,195 МПа; t1 = 36 0C; = 1,75; R = 308 Дж/(кг·К); к = 1,32. Давление рабочего тела в результате адиабатного сжатия достигло значения р2 = 7,8 МПа. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

3.11.В ДВС с изохорным подводом тепла известны: t1 = 26 0C ;

p1 = 0,089 МПа; = 9,5; R = 316 Дж/(кг·К); к = 1,29. Температура рабочего тела в результате сгорания топлива достигла значения Т3 = 2330 К. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

 

3.12.В ДВС с изобарным подводом тепла известны: t1 = 32 0C;

p1 = 0,153 МПа; = 22,5; R = 312 Дж/(кг·К); к = 1,32. Температура рабочего тела в результате сгорания топлива достигла значения Т3 = 2420 К. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и Ts – координатах.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.