Шифр 01: задачи 1, 2, 3, 4, 5

  • ID: 13762 
  • 11 страниц

Фрагмент работы:

Шифр 01: задачи 1, 2, 3, 4, 5

Вариант 01

Задача 1

Дано:

Род газа...- аммиак.

Решение

1. Начальное состояние газа

- газовая постоянная

Удельный и полный объем газа

Так как в результате расчетов получается, что удельные объемы примерно равны, то есть..., то для продолжения решения возьмем любое значение, например.... Тогда...

- газ сжимается.

2. Изотермический процесс сжатия газа

Давление в конце процесса

Работа, выполненная в процессе расширения газа:

Знак " - " показывает, что работа производится над газом (газ сжимают внешние силы). При изотермическом сжатии от газа отводится теплота в количестве, равном затраченной работе сжатия:

Температура газа не изменяется, поэтому внутренняя энергия газа также не изменяется...

Изменение энтропии

Теплоемкость процесса..., показатель политропы...

Изменение энтальпии... так как....

3. Адиабатный процесс сжатия газа

- показатель адиабаты для многоатомных газов.

Из уравнения адиабаты находим конечную температуру...

Конечное давление

Работа сжатия газа

Изменение внутренней энергии

- процесс происходящий без теплообмена с окружающей средой, теплоёмкость процесса....

Изменение энтальпии...

4. Политропный процесс расширения газа

Запишем известные параметры

Определяем показатель политропы n:

Конечная температура газа

Работа процесса сжатия

Молярная изохорная теплоемкость воздуха:...

Молекулярная масса газа:...

Массовые изохорная и изобарная теплоемкости:

Изменение внутренней энергии

Количество теплоты отведенной от газа

Изменение энтропии

Результаты расчетов сводим в таблицу

5. Таблица результатов расчетов

Параметр Вид процесса

Изотермический Адиабатный Политропный

1 1,313 -0,372

0,4 0,4 0,4

373 373 373

0,455 0,455 0,455

0,728 0,879 1,25

373 450 163,87

0,25 0,25 0,25

-109,1 -120,61 -74,4

0 120,61 -359,7

-109,1 0 -434,1

-292,35 0 -3,798

6....

7. Вывод

Чтобы провести процесс сжатия по адиабате требуется выполнить максимальную работу.... Минимальная работа - совершаемая при сжатии по политропе.... Но при сжатии по адиабате выполнение работа переходит во внутреннюю энергию и температура газа значительно повышается. При сжатии по политропе теплоту необходимо отводить, в этом случае получаем переохлажденный аммиак.

Задача 2

Дано:

Рабочее тело - воздух.....

Решение:

1) Точка 1 по условию характеризуется параметрами:... - газовая постоянная воздуха.

По уравнению состояния определяем начальный объем:

2) Точка 2 по условию характеризуется параметрами:

- показатель адиабаты для воздуха.

По уравнению адиабаты определяем конечную температуру процесса сжатия:

3) Точка 3 по условию характеризуется параметрами:

4) Точка 4 по условию характеризуется параметрами:

5) Точка 5 по условию характеризуется параметрами:

Проверка:....

6) Теплоемкости воздуха

- изохорная теплоемкость

- изобарная теплоемкость.

7) Определяем количество подведенного тепла в процессах 2-3 и 3-4:

Количество отведенного тепла в процессе 5-1:

8) Термодинамический КПД:

Проверка по другой формуле:

Значение КПД, рассчитанные по разным формулам, одинаковы.

КПД цикла Карно:...

9) Работа расширения в процессах 3-4 и 4-5:

Работа сжатия в процессе 1-2:

Полезная работа равна алгебраической сумме работ расширения и сжатия:

10) Для построения TS - определяем изменение энтропии на участках цикла:

а) участок 3-4 (изобара)

б) участок 2-3 (изохора)

в) участок 5-1 (изохора)

Проверка:

- равенство выполняется.

11) Таблица результатов расчета:

Точка 1 2 3 4 5

313 873,3 1397,3 2235,7 790,7

0,946 0,0728 0,0728 0,102 0,946

0,095 3,44 5,55 5,51 0,24

12) Строим цикл в координатах PV и TS.

Пояснения:

1-2 - сжатие воздуха в цилиндре по адиабате

2-3 - подвод тепла за счет горения топлива при V=const

3-4 - то же самое при P=const

4-5 - адиабатное расширение (полезных ход)

5-1 - выхлоп при V=const

Задача 3

Решение

1. Изображаем график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена

2. Площадь поверхности теплообмена определяем по формуле

Массовый расход воздуха:

- средняя теплоемкость воды в диапазоне температур....

Массовый расход воды:

Принимаем теплопроводность стальных труб... и определяем коэффициент теплопередачи.

3. Противоток

Определяем среднелогарифмический температурный напор:

где... - больший и меньший температурный напоры на входе или выходе теплообменника

Площадь поверхности теплообмена

Прямоток

Вывод:

Задача 4

Дано:

Решение:

1) Изобразим расчетные схемы:

2) Определяем линейный коэффициент теплопередачи:

а) Трубка без накипи:

б) Труба с накипью:

3) Тепловой поток на 1 м длины трубы:

а) Труба без накипи

б) Труба с накипью

4) Распределение температур по поверхностям трубы:

а) Труба без накипи

б) Труба покрыта слоем накипи

или

Задача 5

Дано:

Решение:

Определяем массу удельной влаги:

Потребное количество влажного воздуха:

Расход теплоты:..., где

- энтальпия воздуха после калорифера при... и...

- энтальпия воздуха в начальном состоянии.

Для определения значения энтальпий... и... изображаем процесс сушки в H - d диаграмме влажного воздуха.

Нагрев воздуха в калорифере перед подачей его в сушилку происходит при постоянном влагосодержании..., следовательно точку "0", характеризующую начальное состояние наружного воздуха, отмечаем на H - d диаграмме на пересечении линии температуры... и линии влагосодержания в этой точке.... Энтальпию воздуха на выходе из калорифера определяем по точке "1" пересечения изотермы....... С параметрами точки "1" воздух поступает в сушку. Параметры воздуха после сушки определяет точка "2", которую отмечаем на пересечении линии... и....

Таким образом:....