Варианты контрольных работ

Задачи составлены по вариантной системе, в которой исходные данные выбираются из соответствующих таблиц по последней и предпоследней цифрам шифра зачётной книжки.

Задача 1

Газовая смесь массой m, имеющая начальную плотность 0,9 кг/м³, в ходе политропного процесса сжимается от давления 0,1 МПа до давления Р_к. При этом её температура достигает значения Т_к.

Определить:

удельную газовую постоянную смеси;

показатель политропы сжатия;

подводимую теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии, а также работу, совершенную газом;

изобразить процесс сжатия на обобщенных Р-v и T-s диаграммах.

Температурной зависимостью теплоемкости пренебречь. Смесь считать идеальным двухатомным газом.

Контроль вычислений энергетических характеристик процесса выполнить по первому закону термодинамики.

Данные для расчета выбрать из таблицы 1.

Таблица 1.

Задача 2

Произвести термодинамический расчет многоступенчатого поршневого компрессора, производящего G кг в секунду сжатого до давления Р_к воздуха, если предельно допустимое повышение температуры газа в каждой ступени Dt, а сжатие происходит с показателем политропы n. Состояние воздуха на входе в компрессор: P₁    = 0,1 МПа; t₁ = 27°С. В промежуточных теплообменниках сжатый воздух охлаждается изобарно до первоначальной температуры t₁. Определить:

количество ступеней компрессора;

температуру воздуха после сжатия в каждой ступени;

количество теплоты, отводимое в систему охлаждения цилиндров компрессора и в промежуточных теплообменниках;

объемную производительность компрессора по входу и выходу. Компрессор считать идеальным, трением и вредным пространством пренебречь. Степень повышения давления в каждой ступени компрессора считать одинаковыми. Данные для расчета выбрать из таблицы 2.

Таблица 2.

Задача 3

Рассчитать цикл теплового двигателя с максимальной температурой рабочего тела t₃, в котором сжатие и расширение рабочего тела осуществляются по политропам с показателями n₁ и n₂ соответственно.

Определить:

параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла; подведенную и отведенную теплоту;

работу цикла и его КПД; построить P-v диаграмму цикла.

В качестве рабочего тела рассматривать воздух, зависимостью его теплоемкости от температуры - пренебречь.

Начальное состояние рабочего тела соответствует нормальным условиям. Тип цикла и данные для расчета выбрать из таблицы 3.

Таблица 3.

Задача 4

По стальной трубе, с внешним диаметром d_н и толщиной стенки d течет вода, средняя температура которой t_в. По внутренней (или наружной) поверхности труба покрыта слоем накипи λ_нак=0,8 Вт/(м К), толщиной 2 мм. Снаружи трубопровод охлаждается воздухом с температурой t_воз при коэффициенте теплоотдачи a₂. Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубопровода a₁ , коэффициент теплопроводности материала трубы λ_тр=28 Вт/(м К).

Определить:

- коэффициент теплопередачи;

- погонный тепловой поток;

- температуры на поверхностях трубы и накипи;

построить график изменения температуры по толщине трубопровода.

Тепловой режим считать стационарным. Лучистым теплообменом пренебречь.

Данные для расчета выбрать из таблицы 4.

Таблица 4.

Задача 5

Определить потери теплоты в единицу времени с горизонтально (или вертикально) расположенной цилиндрической трубы диаметром d и длиной 2,5 м в окружающую среду, если температура стенки трубы t_с , а температура воздуха t_в.

Для определения коэффициента теплоотдачи использовать критериальные уравнения теплоотдачи при поперечном обтекании.

Теплофизические    параметры   воздуха    рассчитывать   с    использованием    линейной интерполяции по температуре.

Лучистым теплообменом пренебречь. Данные для расчета выбрать из таблицы 5.

Таблица 5.