10 Задачи по теплотехнике часть 5
Задача 228
При нормальных физических условиях идеальный газ имеет объем 5 м3. Какой объем займет газ при давлении 5 бар и температуре 265 °С? Нормальные физические условия: р=760 мм рт.ст., t=0 °С.
Скачать решение задачи 228 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 229
В газгольдере имеется 3500 м3 водорода при 0,3 МПа и 293 К. Какое количество баллонов вместимостью 20 дм3 каждый можно наполнить этим водородом при той же температуре, но под давлением 13 МПа?
Скачать решение задачи 229 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 230 (2.11)
В сосуде объемом 3 м3 находится смесь идеальных газов при давлении 3 бар и температуре 27 °С. Объемный состав газовой смеси соответствует: rCO2 = 13 %, rO2 = 7 %, rN2 = 80 %. Определить массу газовой смеси в сосуде.
Скачать решение задачи 230 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 231 (3.3)
Истинная мольная изобарная теплоемкость газа с µ=38 кг/кмоль определяется зависимостью μср = 30+0,0025*t + 0,000001*t2, кДж/(кмоль•К). В изохорном процессе 6 кг этого газа нагреваются от 80 до 700 °С. Определить теплоту этого процесса.
Скачать решение задачи 231 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 232 (3.13)
Смесь водорода и метана, содержащая по объему 40 % водорода, нагревается при постоянном давлении от 20 до 350 °С. Определить расход теплоты на 1 кг смеси, если считать:
1) теплоемкость постоянной, как для идеальных газов с жесткими молекулами;
2) теплоемкость переменной (использовать табл. П2.2 средних теплоемкостей).
Оценить относительную погрешность результатов расчета первого метода по отношению ко второму.
Скачать решение задачи 232 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 233
Определить газовую постоянную смеси, состоящую из азота и углекислого газа. Объёмная доля азота составляет 0,8.
Скачать решение задачи 233 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 234
Пар с параметрами p = 1МПа и t = 350 °C дросселируется до давления 0,2 МПа. Определить параметры пара в конце процесса дросселирования.
Скачать решение задачи 234 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 235
Давление 1 кг кислорода адиабатически изменяется от 0,1 МПа до 3,5 МПа. Во сколько раз изменится плотность газа.
Скачать решение задачи 235 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 236
Лёд на реке имеет толщину 300мм и покрыт слоем снега толщиной 200мм. Температура на наружной поверхности снега –15 °C. Найти плотность теплового потока через эти два слоя, если λл = 2,22 Вт/(м*К), λсн = 0,46 Вт/(м*К).
Скачать решение задачи 236 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 237
В конденсатор паровой турбины поступает 40 т/ч пара давлением 0,005 МПа и степенью сухости 0,9. Определить расход охлаждающей воды, если ее температура на входе 15 °C, а на выходе 25 °C
Скачать решение задачи 237 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 238
Определить термический КПД цикла Отто. В процессе сжатия давление увеличивается в 10 раз. Рабочее тело – двухатомный газ
Скачать решение задачи 238 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 239
Начальное состояние азота задано параметрами: t = 200 °C, v = 1,9 м3/кг. Азот нагревается при постоянном давлении, причём объём азота увеличивается до 5,7 м3/кг. Определить конечную температуру
Скачать решение задачи 239 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 240
Рассчитать изохорную теплоёмкость смеси, состоящей из азота и кислорода. Массовая доля азота 0,4.
Скачать решение задачи 240 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 241
Изобразить в p - v и T – s координатах процесс 1 – 2 (n = k). Определить параметры состояния в т.2, если в т.1 нормальные физические условия, а v2/v1 = 0.08.
Скачать решение задачи 241 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 242
Вода движется по трубе с наружным диаметром 18мм и толщиной стенки 1мм. Расход воды 0,1 кг/с, температура 40 °C. Определить режим движения воды в трубе. Записать уравнение подобия для расчёта теплоотдачи.
Скачать решение задачи 242 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 243
Температура воды в горячем источнике равняется 80 °C. С какой максимальной эффективностью можно использовать энергию воды в теоретическом тепловом двигателе.
Скачать решение задачи 243 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 244
Водяной пар давлением 3,5 МПа и степенью сухости х = 0,95 дросселируется до давления 1,5 МПа. Определить температуру, удельный объём и изменение энтропии в конце процесса дросселирования.
Скачать решение задачи 244 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 245
Сколько ступеней должен иметь компрессор при сжатии в нём воздуха от нормальных физических условий до конечного давления 15 МПа.
Скачать решение задачи 245 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 246
Определить потери теплоты через окно с одинарным остеклением. Толщина стекла 3мм, температура в помещении 18 °C, температура наружного воздуха 0 °C. Коэффициент теплообмена с внутренней и наружной поверхности 5 и 20 Вт/(м2·К) соответственно. Площадь окна 1,5 м2
Скачать решение задачи 246 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 247
Водяной пар расширяется адиабатически от давления 3,5 МПа до давления 0,004 МПа. Начальная температура пара 450 °C. Определить работу расширения 1кг пара и параметры пара в конце процесса расширения
Скачать решение задачи 247 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 248
Определить изобарную теплоёмкость азота, если изохорная теплоёмкость равна 1,04 кДж/(кг·К).
Скачать решение задачи 248 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 249
Определить лучистый тепловой поток между стёклами оконной рамы с двойным остеклением. Температура стёкол 10 °C и 5 °C, площадь поверхности 2м2.
Скачать решение задачи 249 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 250
Вода нагревается от 10 °C до 80 °C паром (p = 0,12 МПа, х = 0,9). Расход горячей воды 15 м3/ч. Определить расход пара.
Скачать решение задачи 250 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 251
Котловая вода нагревается при постоянном давлении 1 МПа до состояния насыщения. Определить тепловую мощность нагревателя, если расход воды 0,8 кг/с, а начальная температура воды 5 °C.
Скачать решение задачи 251 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 252
Смесь, состоящая из m1 килограммов азота и m2 килограммов водорода, имея начальные параметры – давление 5МПа и температуру 27°С, расширяется при постоянном давлении до объема V2 = r V1, затем смесь расширяется в процессе pVn – const до объема V3 = dV2.
Определить газовую постоянную смеси, ее начальный объем V1, плотность при нормальных условиях, параметры смеси в состояниях 2 и 3, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, тепло и работу расширения в процессах 1-2 и 2-3. Показать процессы в pV и Ts диаграммах, на которые нанести изотерму и адиабату расширения, проходящие через точку 2.
Исходные данные m1 = 3 кг, m2 = 17 кг, r = V2/V1 = 4, n = 1,25, d = V3/V2 = 11
Указание. Теплоемкости газов N2 и H2 принять не зависящими от температуры. Их численные значения выбрать из «Справочных таблиц по теплотехнике».
Определить среднюю объемную изобарную теплоемкость смеси для вашего варианта задачи в диапазоне температур t1– t2 с помощью таблицы теплоемкостей.
Скачать решение задачи 252 (Теплотехника) (цена 200р)
Задача 253
В компрессор воздушной холодильной установки воздух поступает из холодильной камеры при давлении p1 = 0,1 МПа и температуре t1. После изоэнтропного сжатия до давления p2 = 0,4 МПа воздух поступает в теплообменник, где при постоянном давлении его температура снижается до t3. Затем воздух поступает в детандер, где изоэнтропно расширяется до первоначального давления p1. После этого воздух снова возвращается в холодильную камеру, где при постоянном давлении p1 отнимает тепло от охлаждаемых тел и нагревается до температуры t1.
Определить : холодильный коэффициент; температуру воздуха, поступающего в холодильную камеру; количества тепла, передаваемое охлаждающей воде в теплообменнике (в киловаттах); расход воздуха и теоретическую потребную мощность, если холодопроизводительность установки Q. Расчет иллюстрировать принципиальной схемой установки и ее циклом в Ts-диаграмме. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.
t3 = 17 °C, Q = 100 кВт, t1 = -2 °C.
Скачать решение задачи 253 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 254
По стальной трубе, внутренний и внешний диаметр которой соответственно d1 и d2, а коэффициент теплопроводности λ1=40 Вт/(м·К) течет газ со средней температурой tг; коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1. Определить коэффициент теплопередачи k от газа к воде, тепловой поток на 1 м длины трубы ql и температуры поверхностей трубы. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 4. Определить также температуру внешней поверхности трубы и q1, если она покрылась слоем накипи толщиной δ=2мм, коэффициент теплопроводности которой λн= 0,8 Вт/(м.К) (при α2=const).
d1 = 160мм, d2 = 172 мм, tr = 1300 °C, tB = 80°C, α1 = 60 Вт/м2*К, α2 = 4000 Вт/м2*К.
Скачать решение задачи 254 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 255
Определить поверхность нагрева рекуперативного водовоздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях VН, средний коэффициент теплопередачи от воздуха к воде k, начальные и конечные температуры воздуха и воды равны соответственно t/1, t//1, t/2, t//2. Определить также расход воды G через теплообменник. Изобразить графики изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.
Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 5.
Vн = 35*103 м3/ч, k = 24 Вт/м2*К, t/1 = 500°C, t//1 = 250°C, t/2 = 10°C, t// = 90°C
Скачать решение задачи 255 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 256
1 кг воздуха при температуре 10 °C и начальном давлении 0,1 МПа сжимается изотермически в компрессоре до конечного давления 1 МПа. Определить конечный объём, затраченную работу и количество теплоты, которое необходимо отвести от газа.
Построить изотерму сжатия pv - координатах
Скачать решение задачи 256 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 257 (6.41)
При сжатии воздуха подведено q = 50 кДж/кг теплоты. В конце политропного процесса температура воздуха увеличилась на t = 100 °C. Определить показатель политропы сжатия n. Подсчитайте процентное соотношение между работой L, теплотой q и изменением внутренней энергии u. Изобразите в pv – диаграмме примерный ход процесса
Скачать решение задачи 257 (Теплотехника) (цена 200р)
Задача 258 (5.17)
В политропном процессе изменяется состояние 1 кг воздуха ( = кг/кмоль) от Р1 = 1 бар, t1 = 10 °C до t2 = 400 °C за счет отвода теплоты в количестве 280 кДж/кг. Определить показатель политропы, конечное давление и объем, удельные работу изменения объема, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии процесса. Процесс изобразить в p,v и T,s. Считать газ двухатомным с сv = const, cp = const
Скачать решение задачи 258 (Теплотехника) (цена 200р)
Задача 259
Определить величину теплового потока, проходящего через стенку картера двигателя, если известны следующие величины: толщина стенки 5 мм, площадь поверхности картера 0,5 м2, температура внутренней поверхности картера 70 °С, а наружной поверхности 65 °С. Материал картера дюраль.
Скачать решение задачи 259 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 260
Толщина стенки цилиндра двигателя с водяным охлаждением 3 мм. Определить, как изменится тепловое сопротивление стенки, если поверхность цилиндра, омываемая водой, покроется слоем известковой накипи, толщиной 1 мм. Средняя температура внутренней поверхности цилиндра может быть принята 300 °С. Материал цилиндра сталь 15.
Скачать решение задачи 260 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 261
Определить значение эквивалентного коэффициента теплопроводности многослойной плоской стенки, составленной из 8 металлических листов толщиной 0,5 мм, между которыми проложен изоляционный материал, толщиной 5 мм. Значения коэффициентов теплопроводности для металла 54 Вт/м·град, и для теплоизоляционного материала 0,1 Вт/м·град.
Скачать решение задачи 261 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 262
Мощность, развиваемая в цилиндре двигателя внутреннего сгорания с водяным охлаждением, составляет 50 кВт. Удельный расход топлива 0,220 кг/кВт. Теплотворная способность топлива 42300 кДж/кг. Определить разность температур поверхностей стенки цилиндра, если предположить, 14 % тепла отводится через стенку цилиндра в воду. Внешний диаметр цилиндра 160 мм, высота 175 мм, толщина стенки 3 мм. Средняя температура стенки цилиндра 500 °С. Материал сталь-30. Т. к. толщина картера мала по сравнению с его диаметром, то в расчетах могут быть использованы формулы для плоской стенки.
Скачать решение задачи 262 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 263
Металлическая труба с внутренним диаметром 160 мм и наружным диаметром 170 мм покрыта двухслойной тепловой изоляцией. Толщина первого слоя изоляции (жароупорной) 20 мм, второго слоя 50 мм. Температура внутренней поверхности трубы 300 °С, наружной поверхности второго слоя изоляции 40 °С. Определить тепловые потери трубопровода на 1 погонный метр его длины и температуры поверхностных слоев tw2, tw3, если коэффициент теплопроводности материалов имеет следующие значения: металла трубы 50 Вт/м·град, первого слоя жароупорной изоляции 0,11 Вт/м·град, второго слоя изоляции 0,034 Вт/м·град.
Скачать решение задачи 263 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 264
Вычислить тепловой поток через 1м2 чистой поверхности нагрева парового котла и температуры на поверхностях стенки, если температура дымовых газов tж1=250 °С, а температура кипящей воды tж2=1200°С. Коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке α1=100 Вт/(м2·°С), а от стенки к кипящей воде α2 = 5000 Вт/(м2·°С). Коэффициент теплопроводности стали λст = 55Вт/(м*°С), толщина δ = 0,012 м.
Скачать решение задачи 264 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 265 (8)
В сосуде, вместимостью 10 м3 находится 21 кг этилена и 21 кг пропилена. Какое давление будет в сосуде при 50°С?
Скачать решение задачи 265 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 266
Рассчитать количество тепла, которое необходимо для изобарного нагрева 5 м3 газа, находящегося под давлением Р при начальной температуре t1, до t2=500 °С. Теплоемкость газа определить из теплофизических таблиц как среднюю арифметическую для начальной и конечной температур газа
Вар 1 воздух, Р = 0,1 МПа, t1 = 100°C
Скачать решение задачи 266 (Теплотехника) (цена 200р)
Задача 267
Рассчитать массовую изобарную теплоемкость газа, согласно молекулярно-кинетической теории. Сравнить полученный результат с табличным значением теплоемкости при 0°С и объяснить возможные причины расхождения.
Вар 1, воздух, молекулярная масса 28,96
Скачать решение задачи 267 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 268
Определить с помощью id – диаграммы неизвестные параметры влажного воздуха в процессе нагревания от t1 до t2 с последующей сушкой до t3
Вар 1, t1 = 10°С, φ1 = 30%, t2 = 40°С, t3 = 25°С, φ3 = 60%,
Скачать решение задачи 268 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 269
Для сушильной установки используется атмосферный воздух при t1 и ф1. В калорифере воздух подогревается до t2 и направляется в сушильную камеру, откуда он выходит с температурой t3. Определить конечное влагосодержание воздуха, расход воздуха и теплоты испарения 1 кг влаги
Вар 1, t1 = 20С, ф1 = 60%, t2 = 95°С, t3 = 30°С
Скачать решение задачи 269 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 270
Выполнить расчет газового цикла, состоящего из последовательных термодинамических процессов. Рабочим телом цикла является 1 кг идеального газа.
Вычислить параметры в характерных точках цикла: давление р. Па; удельный объем v, м3/кг; температуру T, К.
Для каждого т процессов определить: измснснис внутренней энергии Δn: изменение энтальпии Δh, изменение энтропии Δs; теплоту, подведенную (отведенную) в процессах q; и работу, совершенную гачом (средой над газом) l.
Определить количество подведенной q1 и отведенной q2; теплоты в цикле, работу никла lц. термический к.и.д. цикла. Сравнить к.п.д. исс.тедуемого цикла с к.п.д. никла Карно.
По данным расчета пот роить цикл в масштабе pv- и Ts--диаграммах.
В расчетах принять, что теплоемкость не зависит от температуры.
|
|
Характерные точки цикла |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
Воздух |
|
|
р, МПа |
0,7 |
|
|
|
|
|
v, м3/кг |
|
|
|
0,5 |
|
|
Т, К |
540 |
600 |
|
|
|
Скачать решение задачи 270 (Теплотехника) (цена 200р)
Задача 271
Определите количество тепла, необходимое для изохорного нагрева 5 м3 водяного пара от 120°C до 420 К при средней изохорной теплоемкости сv=1,44 кДж/(м3*К).
Скачать решение задачи 271 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 272
В трубопроводе горячей воды установлена дроссельная шайба. Параметры воды перед дросселем: р=6 МПа, t=150 °С. При каком давлении после дросселя начнётся вскипание воды? Для решения используйте таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.
Скачать решение задачи 272 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 273
Какое количество теплоты необходимо подвести к воздуху, заключённому в объёме V=50 дм3 при давлении р2 и температуре t2, чтобы поднять его температуру до t2=600°С. Найти также давление p2 конечной точке процесса.
Вар 1 p2 = 0,1 МПа, t2 = 20°С.
Скачать решение задачи 273 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 274
В барабане котельного агрегата находится кипящая вода и над ней водяной пар под давлением р =3 МПа. Масса воды m=4000 кг. Объем барабана V = 8 м3 Какова масса пара mn находящегося над зеркалом испарения, если пар считать сухим насыщенным
Скачать решение задачи 274 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 275
Абсолютное давление азота в сосуде при комнатной температуре (t = 20°С) р = 2,2 МПа. В сосуде азот нагревают, причём известно, что предельное избыточное давление, при котором возможна безопасная работа pизб = 6 МПа.
Определите температуру, до которой возможно нагревание азота. Барометрическое давление В = 1000 гПа.
Скачать решение задачи 275 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 276
Свинцовый шар падает с высоты 80 м на твердую поверхность. При этом кинетическая энергия шара переходит в теплоту 80 % которой им усваивается.
На сколько градусов нагревается при падении шар?
Теплоемкость свинца сс = 0,1256 кДж/(кг К).
Скачать решение задачи 276 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 277
В трехступенчатом компрессоре происходит сжатие газа с начальным давлением 0,1 МПа до 0,8 МПа. Найдите давление за каждой ступенью компрессора.
Скачать решение задачи 277 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 278
Рассчитайте скорость звука в углекислом газе (СО2) при температурах 20°С и 750°C. Газ считается идеальным с показателем адиабаты k = 1,31.
Скачать решение задачи 278 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 279
Какое количество теплоты необходимо подвести к воздуху, заключённому в объёме V=50 дм3 при давлении р2 и температуре t2, чтобы поднять его температуру до t2=600 °С. Найти также давление p2 конечной точке процесса.
Вар 10 p2 = 0,8 МПа, t2 = 150°С.
Скачать решение задачи 279 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 280
Рассматривая схему двигателя, приходится начинать со входного устройства, которое строго говоря, функционально вместе с двигателем принадлежит к силовой установке. Конструктивно входное устройство представляет собой канал газовоздушного тракта, расположенного перед двигателем. Процесс адиабатного сжатия воздуха во входном устройстве начинается от сечения невозмущенного потока (н-н) до сечения на входе в компрессор (в-в), представленный на p,v -диаграмме (рис. 1) линией н-в. Затем процесс сжатия воздуха продолжается в компрессоре за счет адиабатного подвода работы из вне (линия в-к)
Рис.1. Цикл ТРД
Из компрессора воздух поступает в камеру сгорания, где к нему подводится теплота q_1при p=const. (линия к-г).
В дальнейшем происходит расширение газа на турбине (линия г-т) и реактивном сопле (т-с).
Цикл условно замыкается изобарным процессом отвода теплоты q2 от рабочего тела в окружающую среду, в результате чего рабочее тело возвращается в исходное состояние (линия с-н).
Рассмотренный цикл относится к ТРД. В случае расчета цикла форсированного двигателя (ТРДФ) необходимые условия дополнительно будут оговорены.
Параметрами цикла ГТД являются степень повышения давления в двигателе и степень подогрева рабочего тела. Повышение давления происходит во входном устройстве и компрессоре. Поэтому суммарная степень повышения давления определяется по формуле:
Pу=Pвх•Pк*.
Степень повышения давления во входном устройстве
Pвх=(pв*)/pн определяется по высоте Нр и числу Мн полета.
Исходными данными для расчета цикла являются следующие параметры:
- расчетная высота Нр= 4км;
- расчетное число Мн = 1,4 полета;
- расчетная степень повышения полного давления воздуха в компрессоре Pk=10;
- полная температура газа перед турбиной Tг=1500 (или Δ=Тг/Тн ).
Скачать решение задачи 280 (Теплотехника) (цена 300р)
Задача 281
Вычислите работу проталкивания 1 кг воды в потоке между сечениями с давлениями Р1 = 0,1 МПа и Р2 = 1 МПа. Жидкость считать несжимаемой с удельным объемом v = 0,00103 м3/кг.
Скачать решение задачи 281 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 282
Определить термический КПД ηt Карно (см. рис.), давление, объем и температуру всех точек цикла, работу цикла lц, если известно, что: рабочее тело 1 кг воздуха, начальный объем 2,4 м3/кг, начальное давление р1=1,5 атм, температура Т3=750 К, давление р2=3,5 атм.
Скачать решение задачи 282 (Теплотехника) (цена 100р)
Задача 283
В баллоне находится газовая смесь, состоящая М1 = 9кг азота, М2 =4 кг кислорода и М3 = 5кг углекислого газа при давлении Р1 = 1,1 МПа и температуре t1 = 20°C, равной температуре наружного воздуха.
После выпуска из баллона части газа давление в баллоне стало Р2 = 0,098 МПа.
Определить объем сосуда, массу выпущенного газа, температуру t2, а также давление р3, которое установиться в баллоне, если в результате внешнего теплообмена газовая смесь в баллоне возвратиться в начальное равновесное температурное состояние. Вычислить теплоту, работу, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию в указанных термодинамических процессах. Результаты расчетов проверить, используя уравнение первого закона термодинамики. Изобразить процессы в p-v и Т-s диаграммах.
Указание. При выпуске из баллона газа изменение его состояния считать политропным. Показатель политропы n = 1,35.
Скачать решение задачи 283 (Теплотехника) (цена 200р)