Galagan_teploteh (1)

rзагр1= 1 / 11600 м2 К/Вт [1, табл. XXXI]; rзагр2= 1 / 2900 м2 К/Вт [1, табл. ХХХI].

Коэффициент теплопередачи

Уточним ранее принятые значения температур стенок со стороны горячего и холодного теплоносителя исходя из постоянства удельного теплового потока:

где

.

Пересчитаем коэффициент теплопередачи. 1. Коэффициент теплоотдачи для воды (α2).

Определим теплофизические константы при уточненной температуре стенки tcт2= 38,2 °С:

ccт2= 4190 Дж/(кг К);

µcт2= 0,685 10–3Па с [1, табл. IX];

λcт2= 0,54 1,163 = 0,628 Вт/(м K) [1, рис. X]).

Вычисляем Prст2:

(в предыдущем приближении– 2,645). Пересчитаем коэффициент теплоотдачи для воды:

131

2. Для органической жидкости, предварительно пересчитав теплофизические константы и коэффициент для уточненной темпе-

ратуры t ст1= 60,2 °С:

λст1= 0,13 1,163 = 0,15 Вт/(м К) (пленка конденсата органиче-

ской жидкости при tст1= 60,2 °С);

µст1= 1,14 10–3Па с (при tст1= 60,2 °С);

По уточненным данным пересчитаем коэффициент теплопередачи:

Проверим принятые температуры стенки:

Отличие температуры tст2 от ранее принятой около 3%, поэтому расчет закончен.

Определяем расчетную площадь поверхности теплообмена:

По [1, табл. 4.12] выбираем теплообменник с 465 трубами с поверхностью F= 219 м2, длина труб 6 м.

Запас поверхности теплообмена

132

Задачи на закрепление темы «Параметры состояния веществ. Температура» Решать при помощи таблицы Приложения 4

1.Какая температура в градусах Фаренгейта соответствует абсолютному нулю.

2.В рекомендациях фирмы, изготовившей холодильную машину, указано, что степень перегрева паров перед компрессором желательно поддерживать равной 40° по шкале Фаренгейта. Чему равна эта степень перегрева, выраженная в градусах по шкале Цельсия?

3.Температура воздуха при прохождении через калорифер повысилась на 38 °С. Чему равно повышение температуры в градусах Фаренгейта?

4.Температура воздуха при прохождении через калорифер повысилась на 58 К. Чему равно повышение температуры в градусах Фаренгейта?

5.Температура воздуха при прохождении через калорифер повысилась на 58 °R. Чему равно повышение температуры в градусах Фаренгейта?

6.В рекомендациях фирмы, изготовившей холодильную машину, указано, что степень перегрева паров перед компрессором желательно поддерживать равной 340 по шкале Кельвина. Чему равна эта степень перегрева, выраженная в градусах по шкале Цельсия?

7.Температура пара, выходящего из перегревателя парового котла, равна 950° F. Перевести эту температуру в °С.

8.Температура воздуха при прохождении через калорифер повысилась на 358 К. Чему равно повышение температуры в градусах Фаренгейта?

9.Скольким градусам шкалы Фаренгейта соответствуют температуры 160° и —15° С

10.Температура пара, выходящего из перегревателя парового котла, равна 950° F. Перевести эту температуру в °С.

133

11.Температура пара, выходящего из перегревателя парового котла, равна 1050° F. Перевести эту температуру в °С.

12.Температура воздуха при прохождении через калорифер повысилась на 28 °F. Чему равно повышение температуры в градусах Кельвина?

13.Скольким градусам шкалы Цельсия соответствуют температуры 100° F и скольким градусам шкалы Кельвина соответствуют температуры 600° С

14.В рекомендациях фирмы, изготовившей холодильную машину, указано, что степень перегрева паров перед компрессором желательно поддерживать равной 40° по шкале Цельсия. Чему равна эта степень перегрева, выраженная в градусах по шкале Ренкина?

15.Температура воздуха при прохождении через калорифер повысилась на 232 К. Чему равно повышение температуры в градусах Фаренгейта?

16.В рекомендациях фирмы, изготовившей холодильную машину, указано, что степень перегрева паров перед компрессором желательно поддерживать равной 20° по шкале Фаренгейта. Чему равна эта степень перегрева, выраженная в градусах по шкале Ренкина?

17.Температура пара, выходящего из перегревателя парового котла, равна 1050° С. Перевести эту температуру в °R.

18.Скольким градусам шкалы Цельсия соответствуют температуры 100° и —4е F

19.Скольким градусам шкалы Фаренгейта соответствуют температуры 260° и —15° С

134

Задачи на закрепление темы «Параметры состояния веществ. Давление» Справочный материал Приложение 4

1. Мановакуумметр, после израсходования части воздуха показал разрежение, равное 293 гПа. Барометрическое давление равно 1013 гПа. Определите абсолютное давление в Па, мм.рт.ст, кгс/см2.

2.Определить абсолютное давление рабочего тела в конденсаторе холодильной машины, если манометр показывает 12,5 бар, а атмосферное давление 1040 гПа.

3.Определить абсолютное давление воздуха во всасывающем воздуховоде кондиционера в Па, мм.рт.ст, кгс/см2, если разре-

жение в нем составляет 50 мм вод. ст., а атмосферное давление по ртутному барометру равняется 730 мм рт. ст.

4.Разрежение в сублиматоре установки для сушки продуктов составляет 19917 Па. Атмосферное давление 650 мм рт. ст.

. Определить абсолютное давление в сублиматоре.

5.Определить абсолютное давление рабочего тела в конденсаторе холодильной машины, если манометр показывает 12,5 бар, а атмосферное давление 94,0 кПа.

6.Разрежение в сублиматоре установки для сушки продуктов составляет 99175 Па. Атмосферное давление 750 мм рт. ст.

при 30 °С. Определить абсолютное давление в сублиматоре в Па, мм.рт.ст, кгс/см2.

7.В конденсаторе паровой турбины поддерживается абсолютное давление р=0,04 кгс/см2. Каковы показания вакуумметров, градуированных в мм рт.ст., если показания барометра составляют 764 мм рт. ст.? .

8.Разрежение в сублиматоре установки для сушки продуктов составляет 10 гПа. Атмосферное давление 760 мм рт. ст. Определить абсолютное давление в сублиматоре.

9.Определить абсолютное давление воздуха во всасывающем воздуховоде кондиционера, если разрежение в нем со-

135

ставляет 60 мм вод. ст., а атмосферное давление по ртутному барометру равняется 730 мм рт. ст.

10. Мановакуумметр, подсоединенный к воздушному резервуару, показывает избыточное давление 667 гПа. Барометрическое давление равно 1040 гПа. Определите абсолютное давление в Па, мм.рт.ст, кгс/см2.

Задачи на закрепление темы «Параметры состояния веществ. Уравнение Менделеева-Клайперона». Справочный материал Приложение 2

1.Воздух в количестве 0,5 кг при р1 = 0,5 МПа и t1 = 30° С расширяется при Т=соnst до пятикратного объема. Определить конечное давление газа.

2.Во сколько раз изменится плотность газа в сосуде, если при постоянной температуре показание манометра уменьшится от р1 = 1,8 МПа до р2 = 0,3 МПа? Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа.

3.В цилиндрическом сосуде, имеющем внутренний диаметр d = 0,6 м и высоту h = 2,4 м, находится пропан при температуре 18° С. Давление пропана составляет 0,765 МПа. Барометрическое давление (приведенное к нулю) равно 101 858 Па. Определить массу пропана в сосуде.

4.В резервуаре емкостью 125 м3 находится кислород при давлении р =0,5 МПа и температуре t = 18° С. После израсходования некоторого количества газа давление его понизилось до 0,3 МПа, а температура до 12° С. Определить массу израсходованного кислорода

5.В закрытом сосуде заключен газ при повышенном давлении р1 = 2,8 МПа и температуре Т1 = 393°К. Чему будет равно конечное давление р2, если температура снизится до t1 = 25° С, давление атмосферное нормальное?

136

6.В баллоне вместимостью 240 л находится воздух при абсолютном давлении 1 МПа и температуре 50 °С. Определить конечное давление, при повышении температуры воздуха до 150 °С.

7.В закрытом сосуде емкостью V = 0,3 м3 содержится 2,75 кг воздуха при давлении на манометре p1 = 0,7 МПа и температуре t1 = 25° С. Показание барометра 101 325 Па. Определить давление и удельный объем после охлаждения воздуха до 0° С.

8.Баллон емкостью 0,9 м3 заполнен воздухом при температуре 17° С. Присоединенный к нему вакуумметр доказывает разрежение 80 кПа. Определить массу воздуха в баллоне, если показание барометра равно 98,7 кПа.

9.8 м3 воздуха при р1 = 0,09 МПа и t1 = 20° С сжимаются при постоянной температуре до 0,81 МПа. Определить конечный объем газа

10. 10 кг воздуха при давлении p1 = 0,12 МПа и температуре t1 = 30° С сжимаются при постоянной температуре; при этом в результате сжатия объем уменьшается в 2,5 раза. Определить начальные и конечные параметры воздуха

11. Газ при повышенном давлении 1 МПа и температуре Т1 = 293 К нагревается при постоянном объеме до t2 = 572°F. Найти конечное давление газа. Показание барометра 760 мм.рт.ст.

137

Задачи на закрепление темы «Смеси газов ».Решать задачи с помощью таблицы №1 Приложение 1

1.Анализ продуктов сгорания топлива, произведенный с помощью аппарата Орса, показал следующий их объемный состав: СО2 – 12,2 %; O2- 7,5 % , N2 – 80,3%. Найти массовый состав входящих в смесь газов и кажущуюся молекулярную массу смеси.

2.В цилиндр газового двигателя засасывается газовая смесь, состоящая из 20 массовых долей воздуха и одной доли сернистого газа. Найти плотность и удельный объем смеси при нормальных условиях.

3.Газ коксовых печей имеет следующий объемный состав: Н2 = 68%; N2 = 32%. Найти массовые доли, газовую постоянную .

4.Газовая смесь имеет следующий массовый состав: СО2 = 20%; N2 = 80%. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы плотность ее состав-

5.Генераторный газ имеет следующий объемный состав: Н2 = 9,0%; СО = 27,6%; N2 = 63,4%. Определить массовые доли, кажущуюся молекулярную массу смеси.

6.Объемный состав сухих продуктов сгорания топлива (не содержащих водяных паров) следующий: С02 = 12,3%; O2 = 7,2%; N2= 80,5%. Найти кажущуюся молекулярную массу и газовую постоянную смеси.

7.Определить газовую постоянную при нормальных условиях и объемный состав, смеси, если ее массовый состав сле-

дующий: СН4 = 57,1%; СО = 23,9 %; N2== 19%.

8.Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м3 генераторного газа и 1,5 м3 воздуха, взятых при нормальных условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси.

138

9.Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м3 пропана и 2,5 м3 воздуха, взятых при нормальных условиях,

инайти парциальные давления составляющих смеси. Показание барометра 101 325 Па.

10.Смесь газов состоит из водорода и окиси углерода. Массовая доля водорода 0,67. Найти газовую постоянную смеси и ее удельный объем при нормальных условиях.

11.Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м3 генераторного газа и 1,5 м3 воздуха, взятых при нормальных условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси.

12.Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из 1 м3 пропана и 2,5 м3 воздуха, взятых при нормальных условиях,

инайти парциальные давления составляющих смеси. Показание барометра 101 325 Па.

13.Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное дав-

пень сжатия v1/v2 . В герметизированной термобарокамере объемом

8,4∙104 Па. Найти количество подведенной теплоты. Принять сVm=0,715кДж/(кг-К).

Задачи на закрепление темы «Газовые законы». Справочный материал Приложение 2

1. 0,2 м3 воздуха с начальной температурой 18°С подогревают в цилиндре диаметром 0,5 м при постоянном давлении р=0,2 Мпа до температуры 200°С. Определить работу расширения.

139

2. 0,5 м3 кислорода при давлении р1 = 1 Мпа и температур е t = 30° С сжимаются изотермически до объема в 5 раз меньше начального. Определить объем и давление кислорода после сжатия, работу сжатия и количество теплоты, отнятого у газа.

3. 1 кг воздуха, занимающий объем v1 = 0,0887 м3/кг при p1 = 1 Мпа, расширяется до 10-кратного объема. Получить конечное давление и работу, совершенную воздухом, в изотермическом процессе.

4. 1 кг воздуха при температуре t1 = 15°С и начальном давлении р1 = 0,1 Мпа адиабатно сжимается до 0,8 Мпа. Найти работу, конечный объем и конечную температуру.

5. 10 кг воздуха при давлении p1 = 0,12 Мпа и температуре t1 = 30° С сжимаются изотермически; при этом в результате сжатия объем уменьшается в 2,5 раза. Определить начальные и конечные параметры, количество теплоты.

6.2 м3 воздуха с начальной температурой t1 == 15° С расширяются при постоянном давлении до 3 м3 вследствие сообщения газу 837 кДж теплоты. Определить конечную температуру, давление газа в процессе, если теплоемкость величина постоянная .

7.8 м3 воздуха при р1 = 0,09 Мпа и t1 = 20° С сжимаются при постоянной температуре до 0,81 Мпа. Определить конечный объем, затраченную работу и количество теплоты, которое необходимо отвести от газа.

8.В баллоне вместимостью 50 л находится воздух при давлении 1 Мпа и температуре 27 °С. В результате охлаждения баллона воздух, содержащийся в нем, отдает теплоту (20 кДж). Найти давление и температуру воздуха после его охлаждения.

9.В воздушный двигатель подается 0,0139 м3/с воздуха при р1 = 0,5 Мпа и t1 = 40° С. Определить мощность, полученную

при изотермическом расширении воздуха в машине, если Р2 = 0,1 Мпа.

10. В закрытом сосуде емкостью V = 0,5 м3 содержится двуокись углерода при р1 = 0,6 Мпа и t1 = 527° С. Как изменится давление газа, если от него отнять 420 кДж? Теплоемкость постоянна

140