Материал: Z844 Цветков ОБ Теор основы тепло и хладотехники
Параметры |
|
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
||||||||||
, мм |
500 |
380 |
250 |
500 |
380 |
250 |
500 |
380 |
250 |
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, мм |
150 |
200 |
250 |
300 |
150 |
200 |
250 |
150 |
200 |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, Вт/(м2 К) |
20 |
18 |
|
15 |
12 |
20 |
18 |
15 |
12 |
20 |
18 |
2, Вт/(м2 К) |
7 |
9 |
|
10 |
7 |
9 |
10 |
7 |
9 |
10 |
7 |
Тип |
Пробковая |
Стекло- |
Минераловат- |
Войлок |
Шлаковая |
||||||
изоляции |
плита |
войлок |
ная плита |
шерстяной |
вата |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв1 , oC |
5 |
7 |
|
10 |
12 |
15 |
17 |
20 |
22 |
25 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв2 , oC |
–10 |
–12 |
–14 |
–16 |
–18 |
–20 |
–10 |
–12 |
–14 |
–16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2. Определить температуры в центре и на поверхности пшеничного батона через час после того, как его вынули из печи.
Начальная температура батона tнач, температура воздуха в помещении tв, коэффициент теплоотдачи от поверхности батона к воз-
духу в.
Батон условно имеет форму цилиндра диаметром 60 мм, длина которого во много раз больше его диаметра. Теплофизические свойства батона: коэффициент теплопроводности = 0,224 Вт/(м К), коэффициент температуропроводности a = 24,3 10-8 м2/с.
При решении задачи рекомендуется использовать графики для определения безразмерных температур [2, 4].
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
Параметры |
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tнач , ºС |
240 |
250 |
240 |
230 |
220 |
210 |
200 |
210 |
220 |
230 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв, ºС |
29 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в, Вт/(м2 К) |
15 |
10 |
10 |
12 |
12 |
13 |
13 |
14 |
14 |
15 |
|
Задача 3. Плоская чугунная батарея водяного отопления высотой h и длиной l нагревает воздух в помещении.
Определить лучистый, конвективный и общий тепловые потоки от поверхности батареи к воздуху при стационарном режиме, если
21
температура воздуха в помещении tв, температура наружной поверх-
ности батареи tст. Степень черноты чугуна |
= 0,8. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметры |
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h, м |
0,6 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l, м |
1,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
|
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tст, ºС |
68 |
50 |
52 |
54 |
56 |
|
58 |
60 |
62 |
64 |
66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв, ºС |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
|
26 |
24 |
22 |
20 |
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для бакалавров полной и сокращенной форм обучения: 2-го курса направления 15.03.04 по дисциплине «Основы термодинамики и теплопередачи», 2-го и 3–го курсов направления 15.03.02 по дисциплине «Термодинамика и тепломассообмен»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Задача 1. В компрессоре сжимают воздух. Процесс сжатия осуществляют: по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. В начальном состоянии давление воздуха p1, температура t1, после сжатия – давление p2. Масса воздуха М = 10 кг.
Определить для трех названных процессов: объем газа в начальном и конечном состояниях, температуру в конечном состоянии, работу процесса сжатия, количество теплоты, изменения внутренней энергии и энтропии. Сравнить работу каждого процесса сжатия и работу компрессора, в котором этот процесс происходит.
Принять: показатель адиабаты k = 1,4; среднюю массовую изохорную теплоемкость сvm = 0,723 кДж/(кг К). Для определения удельной газовой постоянной использовать уравнение Майера.
Дать совмещенное изображение всех процессов в координатах p–v и T–s (без масштаба). В координатах p–v показать работу компрессора для рассмотренных процессов сжатия.
22
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
Пара- |
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
||
метры |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
n |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
|
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
p1, МПа |
0,08 |
0,09 |
0,10 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
|
0,14 |
0,15 |
0,16 |
0,17 |
t1, C |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
0 |
|
–10 |
–20 |
–30 |
–40 |
p2, МПа |
0,15 |
0,18 |
0,19 |
0,20 |
0,21 |
0,24 |
|
0,28 |
0,29 |
0,31 |
0,32 |
Задача 2. Паровая компрессорная холодильная машина работает по циклу с дросселированием. Температура кипения хладагента в испарителе t0. В компрессор поступает холодильный агент в состоянии перегретого пара с температурой t1. Температура конденсации хладагента в конденсаторе tк. Хладагент перед дросселированием (регулирующим вентилем) охлаждается до температуры t5.
Определить параметры (p, v, t, h, s, x) узловых точек цикла, подведенную и отведенную теплоту, работу, теоретическую мощность привода компрессора, полную холодопроизводительность и холодильный коэффициент, если массовый расход циркулирующего хладагента М = 5 кг/с.
Изобразить схему установки, представить цикл в координатах p–v, T–s и ln p–h. Параметры узловых точек определить двумя способами: 1) с помощью диаграммы; 2) по таблицам термодинамических свойств холодильного агента (или путем расчета, когда это необходимо). Параметры ненасыщенной переохлажденной жидкости после конденсатора (кроме давления) определить условно по таблицам для насыщенной жидкости по температуре переохлаждения t5.
Параметры точек цикла свести в таблицу:
№ |
t, |
p, |
v, |
h, |
s, |
X |
|
точки |
0C |
МПа |
м3/кг |
кДж/кг |
кДж/(кг К) |
||
|
|||||||
|
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
1 |
** |
** |
** |
** |
** |
** |
|
|
|||||||
2 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
|
** |
** |
** |
** |
** |
** |
||
и т. д. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
_______
*Параметры, определенные по диаграмме.
**Параметры, определенные по таблицам или полученные расчетом.
23
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
№ |
Хладагент |
|
Температура, °С |
|
||
варианта |
t0 |
tk |
t1 |
t5 |
||
|
||||||
0 |
Аммиак |
–30 |
10 |
–20 |
5 |
|
1 |
Аммиак |
–20 |
20 |
–10 |
15 |
|
2 |
Аммиак |
–10 |
30 |
0 |
25 |
|
3 |
Аммиак |
0 |
40 |
10 |
35 |
|
4 |
Аммиак |
–10 |
20 |
–5 |
15 |
|
5 |
R22 |
–40 |
10 |
–30 |
5 |
|
6 |
R22 |
–30 |
20 |
–20 |
15 |
|
7 |
R22 |
–20 |
30 |
–10 |
25 |
|
8 |
R22 |
–10 |
40 |
0 |
35 |
|
9 |
R22 |
0 |
50 |
10 |
45 |
|
Задача 3. Внутри стальной трубы длиной l = 5 м, наружный диаметр которой dнар и толщина стенки ст, движется трансформаторное масло с температурой tж1. Труба расположена в помещении с температурой tж2. Коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней поверхности трубы 1, от поверхности трубы к воздуху, находящемуся в помещении, 2.
Обосновать целесообразность применения тепловой изоляции из бетона толщиной б для уменьшения теплопотерь от трубы, используя понятие о критическом диаметре изоляции.
Определить тепловой поток, линейную плотность теплового потока и линейный коэффициент теплопередачи через трубу без бетона и при его наличии. Найти для заданных условий максимальное значение коэффициента теплопроводности изоляции, накладываемой на трубу с целью уменьшения тепловых потерь от трубопровода.
Коэффициенты теплопроводности стали ст = 45 Вт/(м К), бетона б = 1,3 Вт/(м К).
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
24
№ |
dнар, |
ст, |
б, |
tж1, |
tж2, |
1, |
2, |
|
вари- |
||||||||
мм |
мм |
мм |
С |
С |
Вт/(м2 К) |
Вт/(м2 К) |
||
анта |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
30 |
1,5 |
30 |
60 |
10 |
500 |
5 |
|
1 |
36 |
1,5 |
40 |
80 |
15 |
600 |
6 |
|
2 |
42 |
2,0 |
50 |
100 |
20 |
700 |
7 |
|
3 |
52 |
2,0 |
60 |
120 |
25 |
800 |
8 |
|
4 |
56 |
2,5 |
40 |
100 |
10 |
900 |
10 |
|
5 |
30 |
1,5 |
50 |
60 |
10 |
1000 |
5 |
|
6 |
36 |
1,5 |
60 |
80 |
15 |
1100 |
6 |
|
7 |
42 |
2,0 |
60 |
100 |
20 |
1200 |
7 |
|
8 |
52 |
2,0 |
80 |
120 |
25 |
1300 |
8 |
|
9 |
56 |
2,5 |
80 |
100 |
10 |
1400 |
10 |
Задача 4. В пастеризаторе молоко со скоростью W движется внутри труб, диаметр которых dнар . Средняя температура молока tж, температура поверхности труб теплообменника tст, внутренняя поверхность труб аппарата F.
Рассчитать коэффициент теплоотдачи при движении молока внутри труб теплообменного аппарата.
Определить количество теплоты, которое передается от внутренней поверхности трубы к молоку в единицу времени. Теплофизические свойства молока приведены в таблице:
t, |
, |
106, |
, |
а 106, |
Cр, |
C |
кг/м3 |
м2/с |
Вт/(м К) |
м2/с |
кДж/(кг К) |
5 |
1032 |
2,87 |
0,485 |
0,122 |
3,850 |
10 |
1031 |
2,39 |
0,487 |
0,122 |
3,876 |
15 |
1030 |
2,04 |
0,491 |
0,122 |
3,900 |
20 |
1028 |
1,74 |
0,494 |
0,123 |
3,918 |
30 |
1024 |
1,30 |
0,501 |
0,124 |
3,942 |
40 |
1020 |
1,02 |
0,508 |
0,126 |
3,958 |
50 |
1015 |
0,84 |
0,515 |
0,127 |
3,970 |
60 |
1011 |
0,70 |
0,524 |
0,130 |
3,980 |
70 |
1005 |
0,62 |
0,532 |
0,132 |
3,988 |
80 |
1000 |
0,57 |
0,541 |
0,135 |
3,995 |
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
25