4.2. Варианты индивидуальных заданий и методические указания
Задача 1
Смесь газов с начальной температурой t1 = 27 ºC сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления р1 = 0,1 МПа до давления р2. Сжатие может происходить по изотерме, адиабате и по политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру газа t2, отведенное от смеси тепло Q, кВт, изменение внутренней энергии и энтропии смеси и теоретическую мощность компрессора, если его производительность G. Дать сводную таблицу и изображение процессов сжатия в p-V- и T-s-диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 1.
Указание.Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры.
Ответить на вопросы:
1. В каком из процессов сжатия мощность, затрачиваемая на привод компрессора, будет больше?
2. Какое количество воды необходимо прокачивать через рубашку цилиндра при сжатии газа по изотерме и политропе, если температура воды при этом повышается на 20 ºC(или 20 К)?
3. Как численно изменится в вашем варианте задачи показатель адиабаты k = Ср/Cv, если учесть зависимость теплоемкости газов от температуры?
Таблица 1
Исходные данные для решения задачи 1
|
Последняя цифра шифра |
Состав смеси |
Показатель политропы n |
Предпоследняя цифра шифра |
р2, МПа |
10-3·G, кг/ч |
|
0 |
2 кг О2+8 кг N2 |
1,25 |
0 |
0,9 |
0,3 |
|
1 |
5 кг СО + 5 кг СО2 |
1,22 |
1 |
1,0 |
0,4 |
|
2 |
3 кг СО + 7 кг О2 |
1,3 |
2 |
0,65 |
0,5 |
|
3 |
6 кг N2 + 4 кг СО |
1,28 |
3 |
0,8 |
0,6 |
|
4 |
5 кг Н2О + 5 кг СО2 |
1,2 |
4 |
0,95 |
0,7 |
|
5 |
2 кг N2 +8 кг Н2 |
1,23 |
5 |
0,9 |
0,8 |
|
6 |
4 кг СО + 6 кг Н2 |
1,27 |
6 |
0,85 |
0,9 |
|
7 |
2 кг СО2+8 кг СО |
1,25 |
7 |
0,9 |
1,0 |
|
8 |
1 кг H2 +9 кг N2 |
1,33 |
8 |
0,8 |
1,1 |
|
9 |
5 кг N2 + 5 кг СО2 |
1,21 |
9 |
0,85 |
1,2 |
Задача 2
Водяной пар с начальным давлением р1=10 МПа и степенью сухостих1 = 0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давленияр2. Определить (поh-s-диаграмме) количество тепла (на 1 кг пара), подведенное в пароперегревателе, работу цикла Ренкина и степень сухости парах2в конце расширения. Определить также термический КПД цикла и удельный расход пара. Определить работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давленияр1*. Изобразить схему паротурбинной установки и цикл Ренкина вp-V-иT-s-диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 2.
Ответить на вопросы:
1. Как влияют начальное давление и температура перегретого пара, а также процесс дросселирования на величину конечной степени сухости пара х2?
2. Какое следует выбрать давление промежуточного перегрева в вашем варианте задачи, чтобы в конце расширения пар имел степень сухости х2=0,95? (в этом случае температуру промежуточного перегрева следует принять на 30 ºCменьше начальной температурыt2).
3. Как влияет промежуточный перегрев на конечную сухость пара?
Таблица 2
Исходные данные для решения задачи 2
|
Последняя цифра шифра |
Δt, ºC |
Предпоследняя цифра шифра |
р2, кПа |
|
|
0 |
200 |
0 |
3,5 |
2,5 |
|
1 |
210 |
1 |
4,0 |
2,0 |
|
2 |
220 |
2 |
4,5 |
1,5 |
|
3 |
230 |
3 |
3,5 |
1,0 |
|
4 |
240 |
4 |
4,5 |
2,3 |
|
5 |
250 |
5 |
4,0 |
1,8 |
|
6 |
260 |
6 |
4,5 |
2,4 |
|
7 |
270 |
7 |
3,5 |
1,9 |
|
8 |
280 |
8 |
4,0 |
1,2 |
|
9 |
290 |
9 |
3,5 |
1,6 |
,
МПаЗадача 3
По горизонтально расположенной стальной трубе [λ = 20 Вт/м·К] со скоростью W1течет вода, имеющая температуруtв. Снаружи труба охлаждается воздухом, температура которогоtвозд, а давление 0,1 МПа. Определить: коэффициенты теплоотдачи α1и α2соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху; коэффициент теплопередачиkи тепловой потокqц, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр равенd1, а внешний –d2. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 3.
Указание. Для определения α2 принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t2, равной температуре воды tв.
Ответить на вопросы:
1. Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи?
2. Какой режим движения окружающего трубу воздуха?
3. Почему можно при расчете принять равенство температур t2=tв?
Таблица 3
Исходные данные для решения задачи 3
|
Последняя цифра шифра |
tв, ºC |
W1, м/с |
Предпоследняя цифра шифра |
tвозд, ºC |
d1, мм |
d2, мм | |
|
0 |
120 |
2,5 |
0 |
18 |
190 |
210 | |
|
1 |
130 |
3,6 |
1 |
16 |
180 |
200 | |
|
2 |
140 |
2,7 |
2 |
14 |
170 |
190 | |
|
3 |
150 |
3,8 |
3 |
12 |
160 |
180 | |
|
4 |
160 |
1,9 |
4 |
10 |
150 |
170 | |
|
5 |
170 |
2,1 |
5 |
8 |
140 |
160 | |
|
6 |
180 |
2,3 |
6 |
6 |
130 |
150 | |
|
7 |
190 |
4,2 |
7 |
4 |
120 |
140 | |
|
8 |
200 |
4,3 |
8 |
2 |
110 |
130 | |
|
9 |
210 |
4,4 |
9 |
0 |
100 |
120 | |