Контрольная работа 1, 2, шифр 79

  • ID: 42351 
  • 10 страниц

Фрагмент работы:

Контрольная работа 1, 2, шифр 79

Контрольная работа 1

Вариант 19(79-30-30=19)

Задача 1. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится 5 кг газовой смеси при давлении... и температуре..., смесь расширяется при постоянном давлении и увеличивает свой объем в... раз. Определить удельный объем смеси в начальной и конечной точках, среднюю теплоемкость ее в интервале температур от 0 до... и от 0 до..., а также величину работы L, совершаемой при расширении смеси, и количество подведенного к смеси тепла Q. Определить также, на сколько изменилась бы количество тепла, если бы нагрев смеси от... до... был бы произведен при постоянном объеме. Состав смеси, заданный в % по объему, начальное давление и степень расширения газа в цилиндре принять из таблицы №1.

Дано:

Решение:

1. Изобарное расширение смеси....

Заносим в таблицу значения объемных долей..., молекулярные массы газов... и изобарные объёмные теплоёмкости газов... при температуре...:

Газ R, %............

Углекислый газ... 15 44 1,7003 2,1972 1,5998

Азот... 80 28 1,3004 1,3674 1,2987

Кислород... 5 32 1,3176 1,4436 1,3059

При изобарном процессе..., тогда конечная температура будет равна...

Заносим в таблицу значения изобарных объемных теплоемкостей при температуру.......

Определяем объемные теплоемкости смеси в начале и конце охлаждения и при...:

Средние изобарные объемные теплоемкости смеси в интервале температур от 0 до... и от 0 до...:

Молекулярная масса смеси:

Газовая постоянная смеси:...

Удельный объем и плотность смеси при начальных и конечных условиях:

Количество тепла, подведенного к смеси:

Работа смеси:

2. Изохорный нагрев смеси....

Записываем объемные изохорные теплоемкости газов при температуре... и...:

Газ R,%.........

Углекислый газ... 15 44 1,3293 1,6703

Азот... 80 28 0,9295 0,9874

Кислород... 5 32 0,9466 1,0231

Определяем объемные теплоемкости смеси в начале и конце процесса нагрева:

Количество тепла, подведенного к смеси:

Количество подведенного тепла уменьшилось в... раз.

Задача 2. В двухступенчатом компрессоре происходит сжатие воздуха от абсолютного давления... до.... После сжатия в первой ступени воздух охлаждается в промежуточном холодильнике до начальной температуры.... Определить теоретическую мощность, потребляемую компрессором, и количество охлаждающей воды прокачиваемой через промежуточный холодильник и через рубашки цилиндров. Общее повышение температуры охлаждающей воды повышается на... градусов. Сжатие в обеих ступенях происходит по политропе с показателем n. Процессы в p-v и T-s диаграммах изобразить в масштабе.

Дано:

Решение:

Степень сжатия в каждой ступени компрессора определяется по уравнению:

Давление в конце первой ступени:

Температура воздуха в конце сжатия в каждой ступени:

Теоретическая мощность одной ступени компрессора при подаче воздуха:

Теоретическая мощность двухступенчатого компрессора при подаче воздуха:....

Удельный объем воздуха в процессе сжатия:

- начальный объем воздуха.

- объем после первой ступени сжатия.

- объем после второй ступени сжатия.

Изменение энтропии воздуха в одной ступени:

Общее изменение энтропии:

Изображаем p - v и T - s диаграммы процесса сжатия воздуха в двухступенчатом компрессоре:

Определим количество охлаждающей воды:

- теплоемкость воды.

Задача 3. Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля) определить параметры состояния P, v, T, характерных точек цикла, полезную работу, термический КПД и изменение энтропии отдельных процессов цикла по заданным значениям начального давления... и температура..., степени сжатия ?, степень предварительного расширения ?. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Изобразить цикл ДВС в масштабе в pv и Ts диаграммах. Составить сводную таблицу результатов расчета и дать к полученным графикам соответствующие пояснения.

Дано:

Рабочее тело - воздух.

Решение:

1. Принимаем для воздуха, как для идеального газа, теплоемкости:

кДж/(кг?K) - изохорная теплоемкость воздуха

кДж/(кг?K) - изобарная теплоемкость воздуха

кДж/(кг?K) - газовая постоянная

- показатель адиабаты для воздуха.

2. Определяем основные параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла.

1) Точка 1 (начальное состояние):

По уравнению состояния определяем начальный объем:

2) Точка 2 (после адиабатного сжатия в процессе 1-2):

По уравнению адиабаты определяем конечное давление, а по уравнению Менделеева-Клайперона температуру:

МПа.

3) Точка 3 (по своим параметрам совпадает с точкой 2, так как в цикле Дизеля нет процесса с изохорным подводом теплоты (степень повышения давления..., что говорит об отсутствии процесса повышения давления)):

4) Точка 4 (в точке 2(3) в камеру впрыскивается горючее, которое сгорая, выделяет тепло, происходит изобарное расширение рабочего тела):

МПа.......

Точка 5 (после адиабатического расширения в процессе 4-5):

МПа....

Параметры всех точек цикла сводим в таблицу

Параметры Точки

1 2,3 4 5

P, МПа 0,098 4,887 4,887 0,158

V, м3/кг 0,879 0,0549 0,0769 0,879

T, K 300 935 1310 482

t, 0C 27 662 1037 209

3. Изменение внутренней энергии в процессах и для цикла в целом:

Суммарное изменение внутренней энергии в цикле равно нулю.

4. Изменение энтальпии в процессах и для цикла в целом:

Суммарное изменение энтальпии в цикле равно нулю.

5. Для построения TS - определяем изменение энтропии на участках цикла:

а) Процесс 1-2 и 4-5 адиабатные, то есть без теплообмена между рабочим телом (воздухом) и окружающей средой, поэтому.......

б) Участок 2-4 и 5-1

6. Работа процессов и цикла в целом:

- при адиабатическом процессе внутренняя энергия рабочего тела возрастает за счет теплоты сжатия, знак "-" означает работу на сжатие газа.

- так как при изохорном процессе...

7. Расход тепла.

так как процессы адиабатные.

Подвод тепла:

Отвод тепла:

что подтверждает правильность расчетов, так как по первому закону термодинамики q = l.

8. Проверяем выполнение 1 закона термодинамики для каждого процесса в отдельности.

Погрешность процесса 2-4:....

Первый закон термодинамики выполнен по всем процесса цикла.

9. Термодинамический КПД: представляет собой отношение работы цикла к подведенной к рабочему телу теплоты

10. Строим цикл в координатах PV и TS.

Пояснения:

1-2 - адиабата сжатия воздуха в цилиндре

2-4 - изобара подвода теплоты

4-5 - адиабата расширение (полезных ход)

5-1 - изохора отвода теплоты (выхлоп при V=const).

Контрольная работа 2

Задача 1. Определить потери теплоты за 1 час с L м длинны горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если известны наружный диаметр трубы d, температура стенки трубы... и температура воздуха в помещении....

Дано:

Решение:

1) Записываем параметры сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении... и температуре...... - теплопроводность...- критерий Прандтля... - кинематическая вязкость.

Рассчитаем критерий Грасгофа:

- коэффициент температурного расширения воздуха.

- течение воздуха ламинарное, критерий Нуссельта определяем по формуле:

где... - критерий Прандтля для воздуха при температуре стенки....

Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху:...

Определяем площадь внутренней поверхности трубы и тепловой поток от воздуха к стенке трубы:

Задача 2. Определить поверхность нагрева стального рекуперативного вода - воздушного теплообменника... при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях..., средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева..., от поверхности нагрева к воде..., начальные и конечные температуры воздуха к воде равны.... Определить также расход воды G через теплообменник. Кроме того, изобразить графики изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.

Дано:

Решение:

1. Изображаем график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена

2. Площадь поверхности теплообмена определяем по формуле:

где Q - тепловой поток в единицу времени от газов к воде, кВт.

K - коэффициент теплоотдачи...... - среднелогарифмический температурный напор...

где... - средняя теплоемкость воздуха от 600... до 800....

- плотность воздуха при нормальных условиях

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: