1394

ЗАДАЧА № 2 Компрессор подаёт сжатый воздух в резервуар, при этом давление в ре-

зервуаре, измеренное манометром, повышается от Р1 = 0 до Р2, а температура – от 22 до 35 °С (табл. 1.3.). Определить массу воздуха, поданного компрессором в резервуар, если объем баллона V, а барометрическое давление В = 750 мм рт.ст.

Таблица 1.3

ЗАДАЧА № 3

Определите утечку сжатого газа из баллона ёмкостью V = 400 л, если температура газа t1 повысилась до 80 °С, а абсолютное давление осталось постоянным (табл. 1.4).

Таблица 1.4

ЗАДАЧА № 4 Баллон, рассчитанный на предельное абсолютное давление 25 МПа, за-

полнен воздухом с избыточным давлением Pизб. При пожаре в помещении, где находился баллон, температура воздуха повысилась до t °C (табл. 1.5). Выдержит ли баллон возросшее давление, если известно, что температура воздуха в баллоне до пожара была 0°C , а барометрическое давление B = 750 мм рт. ст.?

Таблица 1.5.

ЗАДАЧА № 5 Отработанные газы дизельного двигателя поступают в котёл-утилизатор,

где при постоянном давлении охлаждаются от температуры t1 до температуры t2 . Объёмный состав отработанных газов приводится в табл. 1.6.

Определить количество тепла, которое отдаётся 1 кг отработанных газов. Теплоёмкость газов не зависит от температуры.

Таблица 1.6

ЗАДАЧА № 6 Определить теоретическую работу дизельного двигателя, диаметр цилин-

дра которого 315 мм, ход поршня 330 мм, степень сжатия 12. Кроме того, рассчитать изменение удельной внутренней энергии, если в начале сжатия давление воздуха было P1, а температура t1= 127 °С. Показатель политропы сжатия

n. Теплоёмкость воздуха считать не зависящей от температуры. Данные для решения задачи выбрать из табл. 1.7.

Таблица 1.7

ЗАДАЧА № 7 Найти скорость истечения, конечные параметры и массовый расход угле-

кислого газа через суживающееся сопло с диаметром выходного сечения d , мм. Начальные параметры газа: давление 8 МПа, температура t1,°С и давление среды, в которую происходит истечение, 0.1 МПа (табл. 1.8). Потерями и теплообменом со стенками пренебречь.

Таблица 1.8

ЗАДАЧА № 8 Сухой воздух в количестве 1 кг совершает теоретический цикл двигателя

внутреннего сгорания с изохорным подводом тепла. В начале сжатия давление и температура были соответственно равны P1 и t1. Степень сжатия ε . В цикле отводится тепло q2 = 300 кДж / кг . Данные для решения задачи выбрать из табл. 1.9.

Определить основные параметры узловых точек цикла, термический КПД, подведенное тепло, полезную работу цикла, степень повышения давле-

ния. Теплоёмкость воздуха считать постоянной. Цикл изобразить в P − V и T − S координатах.

Таблица 1.9

ЗАДАЧА № 9 Для теоретического цикла двигателя внутреннего сгорания с изобарным

подводом тепла, совершаемого 1 кг сухого воздуха, найти основные параметры узловых точек цикла, степень сжатия, термический КПД, полезную работу цикла, подведенное и отведенное тепло, если абсолютное давление в начале сжатия P1 =1бар и температура t1, абсолютное давление в конце сжатияP2 (табл. 1.10). Степень предварительного расширения ρ . Изобразить цикл в P − V и T − S

координатах.

Таблица 1.10

ЗАДАЧА № 10 Для теоретического цикла двигателя внутреннего сгорания с комбиниро-

ванным подводом тепла определить основные параметры в его узловых точках, термический КПД, полезную работу цикла, подведенное и отведенное тепло,

если известны параметры начала сжатия P1 =1бар, t1=28 °С и параметры цикла

ε , λ , ρ (табл 1.11). Цикл совершается над 1 кг сухого воздуха. Изобразить цикл в системах P − V и T − S координат.

Таблица 1.11

ЗАДАЧА № 11 1 кг сухого воздуха совершает идеальный цикл газовой турбины с подво-

дом тепла при постоянном давлении. Определить основные параметры узловых точек цикла, полезную работу цикла, термический КПД, подведенное и отведенное тепло, если заданы значения абсолютных давлений в начале и в конце процесса сжатия P1 =1бар и P2 , начальная температура t1=17°С, а также отношение объёмов начала и окончания подвода тепла V3 :V2 (табл. 1.12). Представить цикл в P − V и T − S диаграммах. Теплоёмкость воздуха считать постоянной.

Таблица 1.12

ЗАДАЧА № 12 Определить теоретическую мощность, затрачиваемую на привод одно-

ступенчатого поршневого компрессора при политропном сжатии воздуха (n=1.2), если производительность его при давлении 0,1 МПа и температуре

t1,°С составляет Q, м3с (табл. 1.13), а конечное давление равно 0,5 МПа. Таблица 1.13

ЗАДАЧА № 13 Определить теоретическую мощность привода одноступенчатого ком-

прессора при изотермическом сжатии воздуха, если производительность его при давлении 0,1 МПа и температуре t1,°С составляет Q, м3с (табл. 1.14), а конечное давление равно 0,7 МПа.

Таблица 1.14

ЗАДАЧА № 14

1 кг водяного пара с температурой t1,°С адиабатно расширяется от абсолютного давления P1 до давленияP2 (табл. 1.15). Определить, пользуясь i − S

диаграммой, удельный объём, энтальпию и энтропию в начале и конце расширения. Определить также теоретическую работу в этом процессе.

Таблица 1.15

ЗАДАЧА № 15 Определить температуру воздуха в помещении, если температура внут-

ренней поверхности стены t1,°С, температура наружного воздуха t2 = –35°С. Коэффициент теплоотдачи с внутренней и наружной стенок соответственно составляет α1 =10 Втм2 °С, α2 , толщина стенки δ (табл. 1.16) и коэффициент теплопроводности λ = 0.87 Втм °С .

Таблица 1.16

ЗАДАЧА № 16 Определить толщину слоя изоляции паропровода, если при температуре

внутренней поверхности t1,°С, наружная поверхность диаметром d2 , м имеет температуру t2 = 70°С (табл. 1.17). Коэффициент теплоотдачи окружающему

ЗАДАЧА № 17

Определить потерю тепла вертикальным неизолированным паропроводом диаметром d , м, высотой h = 2.5 м, если температура наружной стенки tc ,°С (табл. 1.18), а температура окружающего воздуха tж = 30°С.

Задачу решить применительно к условиям свободной конвекции. Таблица 1.18

ЗАДАЧА № 18

Трубопровод диаметром d1 =150мм, имеющий температуру поверхности t1,°С и степень черноты ε1 (табл. 1.19), окружен цилиндрическим экраном d2 = 200мм, обе поверхности которого имеют степень черноты ε3 = 0,22.

Определить потери тепла излучением на 1 погонный метр трубопровода при температуре окружающей среды t2 = 30°С, приняв её поглощательную способность равной единице.

Таблица 1.19

ЗАДАЧА № 19 Какую мощность должен иметь подогреватель нефтепродукта, встроен-

ный в цистерну, чтобы обеспечить среднюю температуру поверхности цистерны tc = 50°С ?

Цистерна, имеющая диаметр d = 2.8м, расчетную поверхность F =100 м2, расположена горизонтально и защищена от ветра; температура воздуха tв =10°С.

ЗАДАЧА № 20 По проводам сечения 500 мм2 течет ток I = 210 A.

Какую температуру будет иметь поверхность провода при температуре окружающего воздуха tв = 5°С? Скорость ветра ω = 6 мс, направление поперечное. Активное электрическое сопротивление провода r = 0,64Омкм.

Физические характеристики при температуре воздуха 5 °С следующие:

γ=12 6 10−6 м2 с ;

λ= 2,13 10−2 Втм °С.

Теплоотдачу излучением не учитывать.

ЗАДАЧА № 21 Какую температуру поверхности будет иметь трубка электронагревателя

наружным диаметром d =10мм и толщиной стенки 1 мм, если по ней проходит ток I = 50 A? Трубка расположена горизонтально и охлаждается в условиях естественной конвекции окружающим воздухом с температурой tв =10°С. Теплоотдачу излучением не учитывать. Удельное электрическое сопротивление ρ =1,1 Ом мм2 м. Физические параметры воздуха при температуре tв =10°С следующие:

γ=14 3 10−6 м2 с;

λ= 21 10−2 Втм °С.

ЗАДАЧА № 22 Определить поверхность нагрева и число секций водоводяного теплооб-

менника типа "труба в трубе". Греющая вода движется по внутренней стальной трубе (λ = 40 Втм °С ) диаметром 35×32 мм и имеет температуру на входе t1' = 95°С. Расход греющей воды М1 = 2130 кг/ч.

Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому каналу между трубами и нагревается от t2' =15°С до t2'' = 45°С. Внутренний диаметр кожуха D= 48 мм. Расход нагреваемой воды М2 = 3200 кг/ч. Длина одной секции теплообменника l =1,75м. При расчёте принять среднюю температуру стенки как среднюю из средних значений температур теплоносителей.

ЗАДАЧА № 23 Выполнить конструкторский расчет кожухотрубного теплообменника, в

котором насыщенным паром 0,5 МПа нагревается проходящая по трубкам вода от 10 до 80°С. Требуемый расход воды М1 = 2 м3/ч.