1394

Таблица 2.16

ЗАДАЧА № 15

Найти скорость истечения воздуха через сопло Лаваля, если начальное давление его 0,7 МПа, а температура t (табл. 2.17). Давление среды, в которую осуществляется истечение 0,2 МПа. Скоростной коэффициент сопла составляет 0,9. Скоростью на воде в сопло пренебречь.

Таблица 2.17

ЗАДАЧА № 16

1 кг сухого воздуха совершает теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания с изохорным подводом тепла. В начальной стадии процесса сжатия давление и температура равнялись P1 и t1 (табл. 2.18). Степень сжатия ε . В цикле отводится тепло q = 250кДжкг .

Найти основные параметры узловых точек цикла, его термический КПД, подведенное тепло, полезную работу цикла. Цикл изобразить в P − V координатах.

Таблица 2.18

ЗАДАЧА № 17 В газотурбинной установке продукты сгорания подводятся к расширяю-

щимся соплам при давлении P1 и температуре t1. В соплах они расширяются по адиабате и вытекают в среду с давлением P2 =1 бар (табл. 2.19). Определить площади сечений на срезе суживающейся и расширяющейся частей сопла. Расход газа G , свойства продуктов сгорания близки к свойствам воздуха.

Таблица 2.19

ЗАДАЧА № 18 Найти термический КПД паросиловой установки, работающей по циклу

Ренкина, с начальными параметрами водяного пара P1, t1 при Pa =1бар (табл. 2.20).

Как изменится термический КПД установки, если повысить начальную температуру до 550 °С.

Решение задачи проиллюстрируйте в i − S диаграмме.

Таблица 2.20

ЗАДАЧА № 19 Определить теоретическую мощность, затрачиваемую на привод одно-

ступенчатого поршневого компрессора при политропном сжатии воздуха (n =1;2), если его производительность при давлении 0,2 МПа и температуре t составляет G (табл. 2.21), а конечное давление 0,7 МПа.

Таблица 2.21

ЗАДАЧА № 20 Найти теоретическую мощность одноступенчатого компрессора при изо-

термическом сжатии воздуха, если его производительность при давлении 0,2 МПа и температуре t составляет G (табл. 2.22), а конечное давление 0,8 МПа.

Таблица 2.22

ЗАДАЧА № 21 Определить потери тепла через кладку камеры сгорания площадью

F = 7м2. Кладка выполнена в виде плоской стенки толщиной δ = 0,3 м из шамотного кирпича с коэффициентом теплопроводности λ = 0,74 Втм °С . Температура внутри камеры t1 = 850 °С, температура окружающего воздуха t2 = 25°С. Коэффициенты теплоотдачи со стороны газов и воздуха соответственно

α1 =100 Втм2 °С ; α2 = 20 Втм2 °С .

ЗАДАЧА № 22 Найти толщину слоя тепловой изоляции паропровода, если при темпера-

туре его внутренней поверхности t1 = 350 °С наружная поверхность диаметром d2 = 0.4м имеет температуру t2 = 70 °С.

ЗАДАЧА № 23

Стальной паропровод (d1 =100 мм, d2 =120 мм, λ = 50 Втм °С , tcт1 = 250°С) покрыт двумя слоями тепловой изоляции одинаковой толщины (δ = 50мм, λ2 = 0,06 Втм °С , λ3 = 0,13Втм °С ). Найти потери тепла q и

температуру tcт2 на границе соприкосновения слоёв изоляции. Температура tcт4

на внешней поверхности стенки равняется 50 °С.

ЗАДАЧА № 24 Определить потери тепла вертикальным неизолированным паропроводом

диаметром d = 0,12м, высотой h = 2,4м, если температура наружной стенки tcт

= 220°С, а температура окружающего воздуха tв = 30°С.

ЗАДАЧА № 25 Найти коэффициент теплоотдачи при течении воздуха по трубе диамет-

ром d = 50мм. Средняя температура воздуха tв = 70°С, давление 760 мм рт. ст., расход воздуха G = 45кг/ч. Относительная длина трубы ld 50.

ЗАДАЧА № 26

Определить внутренний диаметр d и длину l трубки водонагревателя при следующих данных:

средняя температура стенки трубы tcт = 240 °С; средняя тепловая нагрузка поверхности нагрева трубки q = 3 105 Втм2 ; средняя скорость воды

W =1,1м/с; режим течения воды турбулентный.

ЗАДАЧА № 27 Определить средний коэффициент теплоотдачи в продольно омываемом

пучке труб, если заданы следующие величины:

наружный диаметр труб d = 35мм; средняя скорость воздуха Wв = 5м/с; средняя температура воздуха tв = 900 °С ; длина пучка l = 4м; трубы расположены по вершинам квадрата со стороной x =120 мм.

ЗАДАЧА № 28 Вычислить средний коэффициент теплоотдачи при ламинарном истече-

нии воды в горизонтальной трубе, если заданы следующие величины:

диаметр труб d =12мм; длина трубы l = 0,4 м; средняя скорость воды

Wв = 01м/с; средняя температура стенки tcт = 20 °С.

ЗАДАЧА № 29

По горизонтальной трубке диаметром d =16мм протекает вода. Расход воды G = 20кг/ч; её температура перед входом в трубку tв1 = 90 °С . Средняя

температура стенки трубы tcт = 16 °С. Какую длину должна иметь трубка для того, чтобы на выходе из неё температура воды равнялась tв2 = 30 °С .

ЗАДАЧА № 30 Определить коэффициент теплоотдачи при кипении воды в большом объ-

ёме на трубке испарителя, если температура поверхности трубки равна tc =170 °С , а вода находится при температуре насыщения при давлении P = 9,5 МПа. Наружный диаметр трубки d2 = 35мм.

ЗАДАЧА № 31 Определить коэффициент теплоотдачи излучением от нагретой проволо-

ки, если её температура и степень черноты соответственно равны tc = 600 °С и

ε = 0,7, а температура ограждений to = 30 °С .

ЗАДАЧА № 32

Определить количество тепла E , которое отдаёт посредством лучистого теплообмена оголенный паропровод. Температуры поверхности паропровода и ограждений равны tc = 450 °С и tж = 50 °С . Cтепень черноты поверхности трубы и её диаметр ε = 0,8 и d = 0,3 м.

ЗАДАЧА № 33

Вычислить температуры tcт1 и tcт2 поверхностей стенки котла (δ = 20мм,

λ = 50 Втм °С ) и её тепловую нагрузку q, если температура дымовых газов

α2 = 200 Втм2 °С .

плоотдачи от газов к обмуровке и от обмуровки к воздуху α1 = 20 Втм2 °С , а от стенки к воде α2 = 8 Втм2 °С .

ЗАДАЧА № 35 Определить поверхность нагрева теплообменного аппарата, если в каче-

стве теплоносителя в одном случае выбрана вода, в другом – воздух. Средняя скорость теплоносителя W = 5м/с, средняя температура теплоносителя и стенки соответственно tж =100 °С и tст = 50 °С . Диаметр труб d = 50 мм. Поток тепла через поверхность нагрева Q = 5 105 Вт.

ЗАДАЧА № 36 Провести конструкторский расчёт рекуперативного теплообменного ап-

парата, служащего для нагрева воды от 20 до 100 °С . Греющим теплоносителем служит насыщенный пар давлением 0,6 МПа, степень сухости χ = 0,85. Теплообменную поверхность образует пучок горизонтальных латунных трубок диаметром 16×18 мм.

Расчетная производительность аппарата составляет 6 т/ч воды. Схема движения теплоносителей – противоточная.

ЗАДАЧА № 37 Рассчитать пароводяной теплообменник для следующих условий: тепло-

производительность теплообменника – 20 106 кДж. Расположение труб горизонтальное.

Температура воды на входе и выходе соответственно t1' = 60°C и t1'' =100°C . Давление греющего пара P = 0,18 МПа, степень сухости χ = 0,98, диаметр латунных (λ =109 Втм °С ) труб 16×18 мм. Скорость движения воды

ω =1,2 м/с.

ЗАДАЧА № 38 Рассчитать пароводяной теплообменник по следующим исходным дан-

ным:

Греющий теплоноситель – насыщенный пар давлением P = 0,3 МПа, со степенью сухости χ = 0,9. Теплообменная поверхность образуется пучком латунных трубок диаметром 20×22 мм (λ =109 Втм °С ).

Схема движения теплоносителей – противоточная. Тепловыми потерями пренебречь.

ЗАДАЧА № 39 Выполнить конструкторский расчёт кожухотрубного теплообменника, в

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

Диаметр латунных трубок 16×18 мм (λ =106 Втм °С ), скорость течения воды по трубкам ω =1,0 м/с, коэффициент теплоотдачи от пара к трубкам

α1 = 9000 Втм2 °С , а от трубок к воде α2 = 6500 Втм2 °С . Схема движения теплоносителей – противоточная.

Схема движения теплоносителей – противоточная.

Библиографический список

1.Алексеев Г.Н. Общая теплотехника. – М.: Высшая школа, 1980. – 321с.

2.Бальян С.В. Техническая термодинамика и тепловые двигатели. – Л.: Машиностроение, 1973. –282 с.

3.Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К. и др. Теплотехника. – М.: Энергоиздат, 1982. – 264 с.

4.Луканин В.Н. Теплотехника. – М.: Высшая школа, 2000. – 671 с.

5.Попов В.М. Теплотехника. Тексты лекций. – Воронеж. гос. лесотех. акад., 2001. – 92 с.

6.Рабинович С.М. Сборник задач по технической термодинамике. – Л.: Машиностроение, 1973. – 164 с.

Попов Виктор Михайлович, Кондратенко Ирина Юрьевна

Теплотехника.

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения специальностей 150200 – Автомобили и автомобильное хозяйство

и 260200 – Технология деревообработки.

Редактор С.Г. Герасименко

ЛР № 020596 от 09.07.97 г. Подписано в печать 26.03.02 Форм. бум. 60×84 116. Бумага писчая. Усл. п.л. 2,33

Уч.-изд. л. 3,0 Тираж 200 экз. Заказ №__________________________________

Воронежская государственная лесотехническая академия РИО ВГЛТА. 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8