Контрольная Теплотехника, 5 задач, номер: 238571

Задача 1. Смесь, состоящая из М1 киломолей углекислого газа и М2 киломолей окиси углерода с начальными параметрами р1 = 5 МПа и Т1 = 2000 К, расширяется до конечного объём V2 = V1. Расширение может осуществляться по изотерме, по адиабате, по политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, её массу и начальный объём, конечные параметры смеси, работу расширения, теплоту процесса, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Дать сводную таблицу результатов и анализ её. Показать процессы на p-v и T-s диаграммах.
Данные, необходимые для решения задачи, взять из таблицы 1 по номеру зачётной книжки.

Таблица 1
Последняя
цифра М1 М2 Предпослед-
няя цифра  =V2/V1 n
кмоль
0 0,1 0,9 0 20 1,12
1 0,2 0,8 1 18 1,16
2 0,3 0,7 2 16 1,27
3 0,4 0,6 3 14 1,25
4 0,5 0,5 4 12 1,22
5 0,6 0,4 5 10 1,55
6 0,7 0,3 6 8 1,45
7 0,8 0,2 7 6 1,52
8 0,9 0,1 8 14 1,28
9 0,5 0,5 9 16 1,25
Указания. Показатель адиабаты, а следовательно, изохорную и изобарную теплоёмкости принять независящими от температуры.
Ответы на вопросы:
1. Как зависит работа от показателя политропы и почему?
2. Как изменятся (численно) результаты расчётов адиабатного процесса, если учесть, что показатель адиабаты зависит от температуры?

Задача 2. Расход газа в поршневом одноступенчатом компрессоре составляет V1 при давлении р1 = 0,1 МПа и температуре t1. При сжатии температура газа повышается на 2000С. Сжатие происходит по политропе с показателем n. Определить конечное давление, работу сжатия и работу привода компрессора, количество отведённой теплоты, а также теоретическую мощность привода компрессора.
Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 2.
Таблица 2
Последняя
цифра V1,
м3/мин. t1, 0C Предпослед-
няя цифра Газ n
0 20 0 0 Воздух 1,35
1 25 7 1 He 1,45
2 30 10 2 O2 1,32
3 35 12 3 N2 1,33
4 40 15 4 CO 1,35
5 45 17 5 N2 1,34
6 50 20 6 O2 1,29
7 55 22 7 He 1,5
8 60 25 8 CO2 1,28
9 65 30 9 Воздух 1,32
Указания. Показатель адиабаты принять постоянной величиной.
Ответить на вопросы.
1. Как влияет показатель политропы на конечное давление при фиксированных значениях p1, t2 и t1?
2. Чем ограничивается р2 в реальном компрессоре кроме ограничения по максимально допустимой конечной температуре?

РАЗДЕЛ «ТЕОРИЯ ТЕПЛООБМЕНА»
Задача 3. По стальной трубе, внутренний и внешний диаметр которой соответственно d1 и d2, а коэффициент теплопроводности  = 40 Вт/(мК), течёт газ со средней температурой t1. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке 1. Снаружи труба охлаждается водой с температурой t2. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде 2. Определить коэффициент теплопередачи К от газа к воде, тепловой поток на один метр длины трубы ql и температуры поверхностей трубы.
Данные для решения задачи выбрать из таблицы 3.
Таблица 3
Последняя
цифра d1 d2 t1, 0C Предпослед-
няя цифра t2, 0C 1 2
мм Вт/(м2К)
0 100 108 700 0 80 60 4000
1 110 118 800 1 90 54 4200
2 120 130 900 2 100 52 4400
3 130 140 1000 3 110 50 4600
4 140 150 1100 4 120 44 5000
5 150 162 1200 5 130 42 5200
6 160 172 1300 6 140 40 5400
7 170 182 1200 7 150 36 5600
8 180 194 1100 8 160 32 5800
9 190 204 1000 9 170 30 6000
Предпоследняя цифра зачетки 3
Последняя цифра зачетки 2
Указания. Ответить на вопрос.
При каких значениях d2/d1 (близких к единице или гораздо больше единицы) цилиндрическую стенку для расчётов без больших погрешностей можно заменить плоской?

Предпоследняя цифра зачетки 3
Последняя цифра зачетки 2
Задача 4. Определить потери теплоты в единицу времени с одного метра горизонтально расположенной трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tс, температура воздуха в помещении tв, а диаметр трубы d.
Данные для решения задачи взять из таблицы 4.
Таблица 4
Послед-
няя
цифра d,
мм Предпо-
следняя
цифра tс tв
0С
1 230 1 240 20
2 210 2 230 25
3 240 3 220 35
4 250 4 210 25
5 270 5 200 20
6 300 6 190 15
7 320 7 180 10
8 340 8 170 5
9 360 9 160 0
Указания. Лучистым теплообменом пренебречь.
Ответить на вопросы.
1. Какой из трёх режимов (ламинарный, переходный, турбулентный) осуществляется в вашем варианте задачи?
2. Как влияет диаметр трубы на коэффициент теплоотдачи при различных режимах течения?

Задача 5. Определить удельный лучистый тепловой поток q (Вт/м2) между двумя параллельно расположенными плоскими стенками, имеющими температуры t1 и t2 и степени черноты 1 и 2, если между ними нет экрана. Определить q при наличии экрана со степенью черноты э (с обеих сторон).
Данные для решения задачи выбрать из таблицы 5.
Таблица 5
Последняя цифра 1 2 э Предпоследняя цифра t1 t2
0C
0 0,5 0,6 0,04 0 200 30
1 0,55 0,52 0,045 1 250 35
2 0,6 0,7 0,05 2 300 25
3 0,52 0,72 0,02 3 350 20
4 0,58 0,74 0,03 4 400 40
5 0,62 0,54 0,025 5 450 45
6 0,7 0,58 0,032 6 500 50
7 0,65 0,62 0,055 7 550 55
8 0,75 0,73 0,06 8 600 60
9 0,8 0,77 0,023 9 650 65
Указания. Ответить на вопросы.
1. Во сколько раз уменьшится тепловой поток, если принять в вашем варианте задачи э = 1 по сравнению с потоком без экрана?
2. Для случая 1 = 2 определите, какой экран из таблицы 5 даст наихудший эффект, а какой – наилучший?