Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Топ:
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Интересное:
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Дисциплины:
 2020-07-07 |
 99 |
из
5.00
|
Заказать работу |
|
|
|
|
Практическая работа 3. Расчет паротурбинной установки (ПТУ)
Задание:
1. Рассчитать термический КПД регенеративного цикла ПТУ.
Принципиальная схема регенеративной паротурбинной установки
ho
ПТ ЭГ
ПП
α1, h1о hk
ПГ α2, h2о К
Н СП-2 Н СП-1 Н hk/
h1о/ h2о/
Емкость охл.воды
Исходные данные
| Вариант | р0 бар | t0 оС | p1о бар | p2о бар | pк бар |
| 1 | 100 | 600 | 20 | 15 | 0,6 |
| 2 | 110 | 550 | 18 | 10 | 0,5 |
| 3 | 120 | 570 | 20 | 12 | 0,5 |
| 4 | 130 | 600 | 16 | 13 | 0,6 |
| 5 | 110 | 600 | 18 | 10 | 0,5 |
| 6 | 130 | 650 | 20 | 15 | 0,7 |
Порядок расчета:
|
|
1. Записать исходные данные по вариантам.
I. Расчет КПД регенеративного цикла
2. Построить процесс в h,S – диаграмме
р0
h h0 0 t0
p1о
h10 10
p2о
h20 20
рк х=1
hк к s
3. Определить в точках процесса энтальпии пара по
h0=3600кДж/кг*К
h 10 =2794 кДж/кг*К
h20=2788 кДж/кг*К
hk=2652 кДж/кг*К
4. Определить по таблице Ривкина энтальпии конденсата.
hk'=360 кДж/кг*К
h 10' =858.3 кДж/кг*К
h20'=814.6 кДж/кг*К
а) долю пара первого отбора α1 определяется из уравнения теплового баланса второго подогревателя
h10 * α 1 + (1- α 1) h2o/ = h10/, отсюда: α 1 = (h10/ - h20/) / (h 10 - h20/)
α 1 =(858.3-814.6)/ (2794-814,6)=43.7/1979,4=0,022
б) долю пара второго отбора из уравнения теплового баланса первого подогревателя
h20 * α 2 + hk/ * (1- α 1 - α 2) = (1- α1) * h20/, отсюда α 2 = (1- α 1) (h20/ - hk/) / (h20 - hk/)
α 2 =(1-0,022)*(814.6-360)/(2788-360)=0,978*454.6/2428=0,182
6. Теплота, подводимая в цикле
q1 = h0 - h10/=3600-858.3=2741.7кДж
7. Теплота, отводимая в конденсаторе
q2 = (1 - α 1 - α 2) (hk - hk/)=(1-0,022-0,182)*(2652-360)=0,796*2292=1824кДж
ηt = l0 / q1 =[ (h0 – hk) - α1* (h10 – hk) - α2 * (h20 – hk)] / (h0 - h10/)=((3600-2652)-0,022*(2794-2652)-0,182*(2788-2652))/3600-858,3=33%
II. Расчет КПД цикла Ренкина без регенерации
l0 = h0 – hk=3600-2652=948кДж
|
|
q1 = h0 - hk/=3600-360=2240кДж
ηt = l0 / q1 = (h0 – hk ) / (h0 - hk/)=948/2240=42%
12. Вывод. Сравнить КПД двух циклов с регенерацией и без неё. КПД цикла с регенерацией ниже чем КПД цикла без регенерации
Раздел 2 Основы теплообмена
Задание 2. Решение задачи на теплопроводность.
Вариант 1
Плотность теплового потока через толщину стенки в 50 мм равна 70 Вт/м2. Определить температурный напор и градиент температур по толщине стенки, выполненной из латуни и пробки (λ лат.= 70 Вт/м К, λпр.= 0,07 Вт/мК)
Вариант 2
Определить тепловой поток, который теряется через кирпичную стенку длиной 10 м, высотой 8 м и толщиной 0,5 м. Температуры на поверхностях стенки составляют 2200С и 80 0С, λ= 0,7 Вт/мК.
Дано:
2 слоя
λ=0,7 Вт/м*град
ơ=0,5м
tс1= 2200С
tс2= 800С
ℓ= 10м
h= 8м
Найти: q, Q
Решение:
∆t = tс1 - tс2 = 220-80= 1400С
i=1
∑Rλ =∑(ơi/λi,) =2*(ơ/λ) = 2*(0,5/0,7) = 1,43 м2*град/Вт
i=1
q= 140/ 1,43= 98 Вт/м2
F = ℓ* h= 10*8=80 м2
Q= q*F = 98*80=7840 Вт
Ответ: q=98 Вт/м2, Q=7840 Вт
Вариант 3
Кирпичная стенка имеет два одинаковых слоя, толщиной по 500мм с λ=0,8 Вт/мК. Температуры внешних слоев стенки равны 2200С и 800С. Определить тепловой поток через стенку длиной 10м и высотой 8м.
Основные формулы, используемые при решении задач.
| Плоская стенка | Цилиндрическая стенка |
| grad t = ∆t / ∆n – градиент температуры где ∆t – температурный напор стенки, ∆n – расстояние между изотермическими поверхностями, равное толщине стенки | |
| Q= q*F – полный тепловой поток где: q – плотность теплового потока F – площадь поверхности стенки | Q= qℓ*ℓ - полный тепловой поток где: qℓ – линейная плотность теплового потока ℓ - длина цилиндрического тела (трубы) |
| q= ∆t/ Rλ – закон Фурье для плоской стенки | qℓ= (π*∆t) / Rλ –, закон Фурье для цилиндрической стенки |
| ∆t = tс1 - tс2 – температурный напор стенки | |
| Rλ = ơ/λ термическое сопротивление однослойной плоской стенки | Rλ= 1/(2*λ)*ℓn(dн/ dв) термическое сопротивление однослойной цилиндрической стенки |
| i=n Rλ =∑(ơi/λi,) - термическое сопротивление i=1 многослойной стенки например для двухслойной стенки: Rλ = ơ1/λ1 + ơ2/λ2 | i=n Rλ =∑[1/(2*λi)*ℓn(di+1/ di)] - термическое i=1 сопротивление многослойной стенки например для двухслойной стенки: Rλ =1/(2*λ1)*ℓn(d2/ d1) + 1/(2*λ2)*ℓn(d3/ d2) |
| tсi+1 = tсi – q* ơi/λi, - температура на стенке слоев | q1 = Q / (π* d1* ℓ) – плотность теплового потока с внутренней поверхности стенки |
| q1 = Q / (π* d2* ℓ) – плотность теплового потока с наружней поверхности стенки | |
| tсi+1 = tсi – qℓ*ℓn(di+1/di) /(2*π *λ1) - температура на стенке слоев | |
Примеры решения задач
|
|
1. Кирпичная стенка имеет два одинаковых слоя толщиной по 500 мм каждый и теплопроводность которых равна 0,8 Вт/м*град. Температуры на крайних поверхностях составляет 2200С и 800С. Определить плотность теплового потока и полный тепловой поток через стенку длиной 10м и высотой 8м.
Дано: CИ
λ=0,8 Вт/м*град
| Форма стенки и изотермическая поверхность –это плоскость Закон Фурье для плоской стенки: q= ∆t/∑Rλ Определим: ∆t = tс1 - tс2 = 220-80= 1400С i=n ∑Rλ =∑(ơi/λi,) =2*(ơ/λ) = 2*(0,5/0,8) = 1,25 м2*град/Вт i=1 q= 140/ 1,25= 112 Вт/м2 F = ℓ* h= 10*8=80 м2 Q= q*F = 112*80=8960 Вт Ответ: q=112 Вт/м2, Q=8960 Вт |
tс1= 2200С
tс2= 800С
ℓ= 10м
h= 8м
q, Q
2. Паропровод размерами 65/75 мм с коэффициентом теплопроводности 40 Вт/м*град покрыт двухслойной изоляцией. Первый слой изоляции имеет толщину 20 мм и коэффициент теплопроводности 1,5 Вт/м*град. Второй слой изоляции имеет толщину 30 мм и коэффициент теплопроводности 0,7 Вт/м*град. Температура внутри трубы составляет 3000С, а на внешней поверхности изоляции 250С. Определить линейную плотность теплового потока и температуру на стенках слоев.
| Форма стенки и изотермическая поверхность - цилиндрическая Закон Фурье для многослойной цилиндрической стенки: qℓ= (π*∆t) / ∑Rλ Определим: ∆t = tс1 – tсn = 300-25= 2750С n-число слоев изоляции, n= 2 i=n ∑Rλ =∑[1/(2*λi)*ℓn(di+1/ di)]= i=1 = 1/(2*λ)*ℓn(dн/ dв)+1/(2*λ1)*ℓn(d1/ dн) +1/(2*λ2)*ℓn(d2/ d1) d1= dн+2*ơ1= 0,075+2*0,02= 0,115м, d2= d1+2*ơ2= 0,115+2*0,03= 0,175м ∑Rλ= 1/(2*40)*ℓn(0,075/ 0,065)+1/(2*1,5)*ℓn(0,115/ 0,075) + +1/(2*0,7)*ℓn(0,175/ 0,115)= 0,44 м2град/Вт qℓ= (3,14*275) / 0,44= 1962,5 Вт/м tсi+1 = tсi – qℓ*ℓn(di+1/di) /(2*π *λ1) - на наружном слое паропровода: tс2 = tс1 – qℓ*ℓn(dн/dв) /(2*π *λ)= = 300- 1962,5*ℓn(0,075/0,065) /(2*3,14 *40)= 298,90С - на поверхности первого слоя изоляции: tс3 = tс2 – qℓ*ℓn(d1/dн) /(2*π *λ1)= = 298,9- 1962,5*ℓn(0,115/0,075) /(2*3,14 *1,5)= 209,30С Ответ: qℓ=1962,5 Вт/м, tс2 =298,90С, tс3=209,30С Q= q*F = 112*80=8960 Вт Ответ: q=112 Вт/м2, Q=8960 Вт |
|
|
dн=75 мм 0,075м
dв=65 мм 0,065м
λ=40 Вт/м*град
ơ1=20мм 0,02м
λ1=1,5 Вт/м*град
ơ1=30мм 0,03м
λ1=0,7 Вт/м*град
tс1= 3000С
tсn= 250С
qℓ, tсi
Задание 3. Решение задачи на теплопередачу.
Вариант 1
Паропровод диаметрами 100/110 мм имеет длину 1,5 м, коэффициент теплопроводности – 50 Вт/м град. Омывается снаружи жидкостью с температурой 900С, коэффициентом теплоотдачи – 10 Вт/м2 град. По паропроводу протекает пар с температурой – 5602С и коэффициентом теплоотдачи – 40 Вт/м2 град. Определить тепловой поток и температуры стенок паропровода.
Вариант 2
Определить плотность теплового потока от газов с температурой 750 0С и коэффициентом теплоотдачи 20 Вт/м2 град. к воздуху с температурой 28 0С и коэффициентом теплоотдачи 0,65 Вт/м2 град. через стенку котла, толщиной 20 мм и коэффициентом теплопроводности 50 Вт/м град. С внутренней стороны котла идет покрытие слоем котельной накипи, толщиной 2 мм и коэффициентом теплопроводности 1 Вт/м град. Определить также температуры поверхности котла.
Дано: CИ
tж1= 7500С
tж2= 280С
σ1=2мм 0,002м
σ2=20мм 0,02м
λ1=1 Вт/м*град
λ2=50 Вт/м*град
α1=0,65 Вт/м2*град
α2=20 Вт/м2*град
q, tс1, tс2
Определим: ∆t = tж1 – tж2 = 750-28= 7220С
Уравнение теплопередачи для плоской стенки:
q=k*∆t
Термическое сопротивление теплопередачи многослойной стенки
Rk =1/α1 + ∑(ơi/λi,)+ 1/α2= 1/α1+ σ1/λ1 + σ2/λ2+1/α2=
1/0,65+0,002*1+0,02*50+1/20=0,65+0,002+1+0,05=1,7 м2*град/В
Коэффициент теплопередачи: k=1/ Rk = 1/1,7=0,59Вт/м2*град
Плотность теплового потока: q=k*∆t = 0,59*722= 426 Вт/м2
Температура на внутренней поверхности стенки: tс1 = tж1 – q /α1=
= 750-426/2=5370С.
Температура на наружной поверхности стенки: tс2 = tж1 + q /α2=
= 750+426/20= 7710С
Ответ: q=426Вт/м2, tс1 =5370С, tс2 = 7710С
Основные формулы, используемые при решении задач.
| Плоская стенка | Цилиндрическая стенка | |
| Q= q*F – полный тепловой поток где: q – плотность теплового потока F – площадь поверхности стенки | Q= qℓ*ℓ - полный тепловой поток где: qℓ – линейная плотность теплового потока ℓ - длина цилиндрического тела (трубы) | |
| q=k*∆t – уравнение теплопередачи для плоской стенки | qℓ= π*k*∆t –, уравнение теплопередачи для цилиндрической стенки | |
| ∆t = tж1 – tж2 – температурный напор
| ||
| k = 1/ Rk – коэффициент теплопередачи | ||
| Rk=1/α1+ ơ/λ+1/α2 термическое сопротивление теплопередачи однослойной плоской стенки, где α1 – коэффициент теплоотдачи горячей среды стенке, Вт/м2*К α2 - коэффициент теплоотдачи стенки холодной среде, Вт/м2*К λ – коэффициент теплопроводности стенки, Вт/м*К ơ – толщина стенки, м | Rk= 1/(α1*dв) + (1/(2*λ)*ℓn(dн/dв) +1/(α2*dн) термическое сопротивление теплопередачи однослойной цилиндрической стенки dв – внутренний диаметр трубы, м dн – наружный диаметр трубы, м | |
| i=n Rk =1/α1 + ∑(ơi/λi)+ 1/α2 - термическое i=1 сопротивление теплопередачи многослойной стенки например для двухслойной стенки: Rk =1/α1+ ơ1/λ1 + ơ2/λ2+1/α2 | i=n Rk =1/(α1*dв)+∑{[1/(2*λi)]*ℓn(di+1/ di)} +1/(α2*di+1) i=1 -термическое сопротивление теплопередачи многослойной стенки например, для двухслойной стенки: Rk =1/(α1*dв)+[1/(2*λ)]*ℓn(dн/dв) + +[1/(2*λ1)]*ℓn(d1/dн)+[1/(2*λ2)]*ℓn(d1/d2)+1/(α2*d2) | |
| tс1 = tж1 – q /α1, - температура на внутренней поверхности стенки | tс1 = tж1 – qℓ/(π*α1*dв) - температура на внутренней поверхности стенки | |
| tс2 = tж1 + q /α2, - температура на наружной поверхности стенки | tс2 = tж2 + qℓ/(π*α2*dн) - температура на наружной поверхности стенки | |
| q1 =π*dв* α1*(tж1- tс1) – плотность теплового потока с внутренней поверхности стенки q2 =π*dн* α2*(tс2- tж2) – плотность теплового потока с наружной поверхности стенки | ||
Примеры решения задач
| Форма стенки и изотермическая поверхность – это плоскость. Уравнение теплопередачи для плоской стенки: q=k*∆t Определим: ∆t = tж1 – tж2 = 28-(-15)= 430С Термическое сопротивление теплопередачи многослойной стенки i=n Rk =1/α1 + ∑(ơi/λi,)+ 1/α2= 1/α+ σ1/λ1 + σ2/λ2+1/α= i=1 =2/8+0,15/0,3+0,02/0,78= 0,775 м2*град/Вт Коэффициент теплопередачи: k=1/ Rk = 1/0,775= 1,29 Вт/м2*град Плотность теплового потока: q=k*∆t = 1,29*43= 55,5 Вт/м2 Площадь поверхности стенки: F = ℓ* h= 2,5*1,5=3,75 м2 Тепловой поток: Q= q*F = 55,5*3,75=208 Вт Температура на внутренней поверхности стенки: tс1 = tж1 – q /α1= = 28-55,5/8=210С. Температура на наружной поверхности стенки: tс2 = tж1 + q /α2= = -15+55,5/8= -80С Ответ Q=208Вт, tс1 =210С, tс2 = -80С |
Дано: CИ
tж1= 280С
tж2= -150С
σ1=150мм 0,15м
σ2=20мм 0,02м
λ1=0,3 Вт/м*град
λ2=0,78 Вт/м*град
α=8 Вт/м2*град
ℓ= 2,5м
h= 1,5м
Q, tс1, tс2
2. Паропровод размером 100/110 мм покрыт двухслойной изоляцией толщиной 20 мм и 40 мм. Коэффициенты теплопроводности материала: трубы составляет 50 Вт/м*град, изоляции 0,16 Вт/м*град и 0,05 Вт/м*град. Внутри паропровода водяной пар с температурой 5000С и коэффициентом теплоотдачи 40 Вт/м2*град. Снаружи паропровод омывается жидкостью с температурой 800С и коэффициентом теплоотдачи 10 Вт/м2*град. Определить линейную плотность теплового потока.
| Форма стенки и изотермическая поверхность – цилиндрическое тело. Уравнение теплопередачи для цилиндрической стенки: qℓ= π* k*∆t Определим: ∆t = tж1 – tж2 = 500-80=4200С d1= dн+2*σ1 = 0,11+2*0,02=0,15 м d2= d1+2*σ2 = 0,15+2*0,04=0,23 м Термическое сопротивление теплопередачи многослойной стенки i=n Rk =1/(α1*dв)+ ∑[1/(2*λi)*ℓn(di+1/ di)]+ 1/(α2*dн)=1/(α1*dв)+[1/(2*λ)]*ℓn(dн/dв)+ i=1 +[1/(2*λ1)]*ℓn(d1/dн) +[1/(2*λ2)]*ℓn(d2/d1)+ 1/(α2*d2)= =1/(40*0,1)+[1/(2*50)]*ℓn(0,11/0,1)+[1/(2*0,16)]*ℓn(0,15/0,11)+ +[1/(2*0,05)]*ℓn(0,23/0,15) +1/(10*0,23) =0,25+0,00095+0,969+4,3+0,43= = 5,95 м2*град/Вт |
Дано: CИ
dв/ dн=100/110мм 0,1/0,11м
σ1=20мм 0,02м
σ2=40мм 0,04м
λ=50 Вт/м*град
λ1=0,16 Вт/м*град
λ2=0,05 Вт/м*град
tж1= 5000С
tж2= 800С
α1=40Вт/м2*град
α2=10Вт/м2*град
qℓ
| Коэффициент теплопередачи: k=1/ Rk = 1/5,95= 0,168 Вт/м2*град Плотность теплового потока: qℓ= π* k*∆t = 3,14*0,168*420= 221,5 Вт/м Ответ: qℓ=221,5 Вт/м |
1. Определить режим движения жидкости в трубе диаметром 110 мм, если скорость движения жидкости составляет 0,075 м/с, а кинематическая вязкость жидкости равна 0,415*10-6 м2/с.
Дано: CИ
| Значение числа Рейнольдса определяет режим движения «жидкости». Re= (ω*d) / ν Re= (0,075*0,11) /0,415*10-6 =1,98*104 Reкр=2*103 при движении«жидкости» в трубе. Т.к. Re˃ Reкр. Следовательно, движение турбулентное. |
ω= 0,075 м/с
ν = 0,415*10-6 м2/с.
Re
|
|
|
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!