Задачи по теплотехнике (12-й вариант)

Задача No1
В процессе изменения состояния 1 кг газа внутренняя энергия его увеличивается на Δu. При этом над газом совершается работа, равная l. Начальная температура газа –t1, конечное давление p2.
Определить для заданного газа показатель политропы n, начальные и конечные параметры, изменение энтропии Δh. Представить процесс в p-v и T-s – диаграммах. Изобразить также (без расчёта) изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы, проходящие через ту же начальную точку, и дать их сравнительный анализ.
Дано:
m = 1 кг
Δu =-160 кДж/к
l =240 кДж/кг
t1=2000 ̊С=2273 К
p2=0,13 Мпа
Найти:
n=? показатель политропы

Задача No2
Определить параметры рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты (смешанный цикл), если известны давление р1 и температура t1 рабочего тела в начале сжатия. Степень сжатия ε, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения ρ заданы.
Определить работу, получаемую от цикла, его термический КПД и изменение энтропии отдельных процессов цикла. За рабочее тело принять воздух, считая теплоёмкость его в расчётном интервале температур постоянной.
Степень повышения давления 1,8; степень предварительного расширения 1,5 (уточнено на кафедре)
Построить на «миллиметровке» в масштабе этот цикл в координатах p – v и T – s.
Дано:
Р2 = 0,1 Мпа
t1 = 25 ̊C = 298 K
ε = 17
λ = 1,8
ρ = 1,5

Задача 3.
Определить основные размеры сопла Лаваля, через которое вытекает воздух в количестве 0,5 кг/с в среду с давлением 0,1 МПа. Начальные параметры газа: абсолютное давление р1 и температура t1. Истечение считать адиабатным Потерями энергии на трение пренебречь. Изобразить в масштабе разрез сопла, приняв при этом угол конусности расширяющейся части равным 10 ̊.
Дано:
G = 0,5 кг/с
Po = 0,8 Мпа
Pвых = 0,1 МПа
To = 320’С = 593 К
R = 287 Дж/( кг × К );
K=1,4

Задача No4
Определить площадь поверхности нагрева газоводяного рекуперативного теплообменника, работающего по противоточной схеме. Греющий теплоноситель – дымовые газы с начальной температурой tг ́ и конечной tг ̋. Расход воды через теплообменник – Gв , начальная температура воды – tв ́, конечная - tв ̋. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы – αг и от стенки трубы к воде αв. Теплообменник выполнен из стальных труб с внутренним диаметром d =50 мм и толщиной стенки δ = 1мм. Коэффициент теплопроводности стали λ = 62 Вт/(м•К). Стенку считать чистой с обеих сторон.
Определить также поверхности теплообмена при выполнении теплообменника по прямоточной схеме и при сохранении остальных параметров неизменными.
Для обеих схем движения теплоносителя (противоточной и прямоточной) показать без расчёта графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена. Указать преимущества противоточной схемы.
Дано:
α1 = 48 Вт/(м2•К)
α2 = 690 Вт/(м2•К)
Gв = 2100 кг/ч
tв ́ = 17 ̊С
tв ̋ = 117 ̊С
tг ́ = 680 ̊С
tг ̋ = 480 ̊С
d = 50 мм
δ = 1 мм
λст = 62 Вт/(м•К)

Задача 5.
Горизонтальный трубопровод с наружным диаметром d = 0,25 м, длиной l = 20 м имеет температуру поверхности tст степень черноты поверхности ε1= 0,72. Определить количество тепла, которое отдает трубопровод в окружающую среду излучением и конвекцией, кВт (в условиях свободного движения воздуха), если температура воздуха tв= 2З ̊С.
Как изменится суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением (отношение суммарного удельного теплового потока к разности температур поверхности в среды), если при прочих неизменных условиях путем специального покрытия уменьшить степень черноты поверхности до ε2?
Дано:
d=0,25 м
l=20 м
ε_1=0,72
ε_2=0,20
t_cm=〖240〗^' C=513 К
t_в=〖23〗^' C=296 К

Оценка - "отлично"
Все решено правильно, все графики имеются.