Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
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...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Дисциплины:
 2020-07-07 |
 130 |
из
5.00
|
Заказать работу |
|
|
|
|
Рабочая тетрадь
по дисциплине ОП.14 Теоретические основы теплотехники
программы подготовки специалистов среднего звена
По специальности СПО
Автоматизация технологических процессов и производств»
Выполнил:
студент (ка) заочной формы обучения Дмитриев Вячеслав Анатольевич
(фамилия, имя, отчество)
Заключение и оценка
преподавателя __________________________________________
(отлично, хорошо, удовлетворительно)
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Преподаватель _____________ И.В. Трубина ___
(роспись) (фамилия, инициалы)
Заречный, 2017
Тематический план и содержание учебной дисциплины
«Теоретические основы теплотехники» (ТОТ)
| Наименование разделов и тем | Содержание учебного материала |
| 1 | 2 |
| Раздел 1. Основы технической термодинамики | |
| Тема 1.1. Основные положения ТД. Газовые законы, газовые процессы. | Тепловая и механическая энергия. Принцип превращения теплоты в работу. Основные т/д параметры состояния рабочего тела. Основные газовые законы. Уравнение состояния идеального газа. Теплоемкость. Законы ТД. Газовые термодинамические процессы. Круговые процессы. Цикл Карно. Практическая работа 1. Расчет КПД газотурбинной установки. |
| Тема 1.2. Водяной пар и его свойства. | Парообразование, испарение, кипение, конденсация, сублимация, десублимация. Насыщенный водяной пар. Сухой и влажный насыщенный пар. Степени сухости и влажности. Перегретый пар, степень перегрева. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. Диаграммы водяного пара. Т/д процессы водяного пара. Истечение и дросселирование газа и пара Практическая работа 2. Решение задач на термодинамические процессы водного пара. |
| Тема 1.3. Циклы паротурбинной установки | Схема ПТУ. Цикл Ренкина. КПД цикла РТенкина и методы повышения термического КПД цикла. Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара. Регенеративный цикл ПТУ. Практическая работа 3. Расчет КПД паротурбинной установки. |
| Контрольная работа по теме 1.3. | |
| Раздел 2. Основы теплообмена | Основные положения теории теплообмена. Конвективный теплообмен. Теплоотдача и теплопередача. Основные понятия и законы теплового излучения. Теплообмен излучением между телами. Теплообменные аппараты. Практическая работа 4. Определение коэффициента теплоотдачи при конденсации пара и кипения жидкости |
| Контрольная работа по разделу 2 | |
| Промежуточная аттестация - дифференцированный зачет |
Задания для оценки освоения учебной дисциплины
|
|
Раздел 1. Основы технической термодинамики.
Тема 1.1. Основные положения ТД. Газовые законы, газовые процессы.
1. Упражнение 1. Определение теплоемкости газа (по вариантам)
4 вариант. Найти среднюю объемную теплоемкость при постоянном объеме воздуха в интервале температур 1200 – 17000С.
Дано: Найти: С'mυ-?
Воздух
T1=12000C
T2=17000C
Решение:
Находим из таблицы: С'mυ1=1,0618кДж/м3×К; С'mυ2=1,1078кДж/м3×К
С'mυ= С'mυ2×t2- С'mυ1×t1/t1-t2=1,1078×1700-1,0618×1200/1700-1200=1,2182кДж/м3×К
Ответ: С'mυ=1,2182кДж/м3×К
Задание 1. Решение задачи на термодинамические процессы газа.
4 вариант.
1) 8 м3 воздуха при р =0,09 МПа и t=200 С сжимается при постоянной температуре до 0,81 МПа. Определить работу сжатия и объем газа в конце процесса сжатия.
|
|
Дано:
V1=8м3
P1=0,09МРа
Т=200С
Р2=0,81МРа
Найти: V2-? L-?
Решение:
· V2=P1×V1/P2=0.09×8/0.81=0.88м3
· L=m×R×T×ln(P1/P2)=8×1.29×287×293×ln(0.09/0.81)=-1906кДж/кг
Ответ: Объем газа в конце сжатия равен 0,88м3, работа сжатия равна -1906кДж/кг
2) К 7 кг кислорода подводится теплота в количестве 911 кДж при постоянном давлении. Температура при этом изменяется 1000С до 2070С. Определить работу расширения.
Дано:
Изобарный процесс P=const.
M=7кг R=259.8кДж/кг*К из табл.
Q=911кДж
Т1=1000С
Т2=2070С
Найти: L=?
Решение:
Формулы для решения:
L=M×R×(T1-T2)=7×259.8×(480-373)=194кДж
Ответ: Работа расширения равна 194кДж.
Основные формулы, используемые при решении задач.
| Изохорный процесс υ1 = υ2 = υ = const | Изобарный процесс р1 = р2 = р = const | Изотермический процесс Т1 = Т2 = Т = const | Адиабатный процесс |
| р1/р2 = Т1/Т2 | υ1/υ2 = Т1/Т2 | р1/р2 = υ2/υ1 | р1*υ1k = р2*υ2k р1/р2 = (υ2/υ1)k υ2/υ1 = (р1/р2)1/k Т1/Т2= (υ2/υ1)k-1 Т2/Т1=(p2/p1)(k-1)/k |
| ℓ = 0 | ℓ = р*(υ2 – υ1) = =R*(T2 – T1) L = р*(V2 – V1) = =m*R*(T2 – T1) | ℓ = р1* υ1 *ln(υ2/υ1) = =R*T*ln(υ2/υ1) L = m*р1* υ1 *ln(υ2/υ1) = =m*R*T*ln(υ2/υ1) | ℓ = - ∆u ℓ =[R/(k-1)]*(Т1- Т2) = = 1/(k-1)*(р1*υ1- р2*υ2) |
| ∆u = Сυ *(t2 – t1) ∆U = m*Сυ *(t2 – t1) | ∆u = Сυ *(t2 – t1) ∆U = m*Сυ *(t2 – t1) | ∆u = 0 | ∆u = Сυ *(t2 – t1) |
| qυ = ∆u Qυ = ∆U | qp = Сp *(t2 – t1) Qp = m*Ср *(t2 – t1) | qT = ℓ | q = 0 |
| Уравнение состояния идеального газа: р*υ = R*Т; р*V = m*R*Т | |||
Примеры решения задач
| υ = const - изохорный процесс 1) RО2=259,8 Дж/кг*К – из табл. µСυ=20,93 кДж/кмоль*К – мольная теплоемкость, из табл. µ О2 = 32 кг/кмоль – молярная масса кислорода, из табл. Сυ= µСυ/µ = 20,93/32 = 0,654 кДж/кг*К 2) Из соотношения параметров процесса р1/р2 = Т1/Т2 р2 = (р1 * Т2)/ Т1 = (12,5*106*303)/283=13,4*106Па=13,4МПа |
Дано: O2
V = 60 л 60*10-3м3
р1=12,5 МПа 12,5*106Па
t1=100С 283 0К
t2=300С 303 0К
С= const
| 3) Из уравнения состояния р*V = m*R*Т m= (р*V)/(R*Т1) = (12,5*106*60*10-3)/(259,8*283)=10,2 кг 4) Qυ = m*Сυ *(t2 – t1) Qυ =10,2*0,654*(30-10)= 133кДж Ответ: р2 =13,4МПа; Qυ =133кДж |
|
|
| р = const – изобарный процесс L =m*R*(T2 – T1) Qp = m*Срm *(t2 – t1) Rвозд=287 Дж/кг*К – из табл. Из уравнения состояния р*V = m*R*Т m= (р*V)/(R*Т1)= (0,5*106*20*10-3)/(287*373)=0,093 кг L = 0,093*287*(773-373) = 10676,4 Дж = 10,676 кДж Срm=0,9952+0,00009349t =0,9952+0,00009349*(t1+ t2) = 1,05 кДж/кг*К Qp =0,093*1,05 *(500-100) = 39,06 кДж Ответ: L =10,676 кДж; Qр =39,06 кДж |
V = 20 л 20*10-3м3
р=0,5 МПа 0,5*106Па
t1=1000С 373К
t2=5000С 773К
L; Q
| Т = const – изотермический процесс QT = L = -335 кДж = р1* V1 *ln(V2/V1) определим ln(V2/V1) = QT/ (р1* V1) = -335*10-3/(0,1*106*2,1)= -1,59 (V2/V1) =е-1,59 = 0,204, тогда V2 = 2,1*0,204= 0,428 м3 Из соотношения параметров процесса р1/р2 = V2/V1 р2 = (р1* V1)/ V2 =(0,1*106*2,1)/ 0,428 = 0,49*106Па =0,49 МПа Ответ: L =-335 кДж; V2 = 0,428 м3; р2 =0,49 МПа |
Дано: N2
V1 = 2,1 м3
р1=0,1 МПа 0,1*106Па
Q= -335 кДж -335*10-3Дж
V2; р2; L
| Из соотношения параметров процесса Т2/Т1= (p2/p1)(k-1)/k k =1,29 показатель адиабаты для многоатомного газа (воздуха) Rвозд=287 Дж/кг*К – из табл. Т1 = Т2 / (p2/p1)(k-1)/k = 228 / (0,12/0,45)(1,29-1)/1,29 = 304К (310С) ℓ =[R/(k-1)]*(Т1 – Т2) = [287/(1,29-1)]*(304-228)=75213,8 Дж= =75,2 кДж Ответ: t1 =310С; ℓ =75,2 кДж |
Дано: воздух
р1=0,45 МПа 0,45*106Па
р2=0,12 МПа 0,12*106Па
t2= - 450С 228К
t1; ℓ
Задание 1
| Точки | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Параметры | ||||
| p, бар | 1,05 | 7,98 | 7,98 | 1,05 |
| T, К | 263 | 418 | 1093 | 688 |
| υ, м3/кг | 0,718 | 0,15 | 0,39 | 1,88 |
3.1. Внести заданные параметры в таблицу.
3.2. Основные параметры газа в точке 1: p1, υ1, T1
Из уравнения состояния (уравнение Клайперона-Менделеева)
из уравнения состояния p1* υ1 = *T1, определить υ1= RT1/ p1
υ1=287*263/1,05*105=0,718м3/кг
3.3. Основные параметры газа в точке 2: p2, υ2, T2
Так как степень повышения давления β= p2/ p1, то p2= β p1
|
|
p2=7,6*1,05=7,98бар
Из соотношения параметров в адиабатном процессе Т2/Т1 = (p2/ p1)к-1/к = β к-1/к
Т2=Т1 β к-1/к=267*7,60,23=418К
Из уравнения состояния газа p2 υ2 = RT2, υ2= RT2/ p2
υ2=287*418/7,98*105=0,15м3/кг
3.4. Основные параметры газа в точке 3: p3, υ3, T3
Из уравнения состояния газа p3 υ3 = RT3, υ3= RT3/ p3
υ3=287*1093/7,98*105=0,39м3/кг
3.5. Основные параметры газа в точке 4: p4, υ4, T4
Из соотношения параметров в адиабатном процессе Т3/Т4 = (p3/ p4)к-1/к
Т4=Т3 (p4/ p3)к-1/к
Т4=0,93*(1,05/7,98)0,23=688,6К
υ4=R*T4/P4=287*688/1.05*105=1.88м3/кг
3.6. Результаты вычисления параметров занести в таблицу
Ср= µСр/µ, µСр- определяется по таблице Рабиновича
Ср=37,68/28,96=1,3кДж/кг×К
q1 = Ср(T3 – T2)
q1=1,3(1093-418)=877,5кДж/кг
q2 = Ср(T4 – T1)
q2=1,3(688-263)=552,5кДж/кг
ᶩц = q1- q2
ᶩц=877,5-552,5=325кДж/кг
ηt= ᶩц / q1
ηt=325/877,5=37%
G=N/ ᶩ ц
G=9000/325=27,7кг/с
Q= G q1
Q=27,7×877,5=24,3кВт
Задание 2. Расчет цикла ГТУ с учетом потерь при тех же заданных параметров.
2.1. Теоретическая и действительная работы газовой турбины
(адиабатный процесс 3-4), кДж/кг
ιот = R(T3-T4) / к-1 или ιот = RТ3[1-(р4 / р3)к-1/к] / к-1
ιот=287×(1093-688)/1,3-1=387,5кДж/кг
ιт = ηоiт ᶩот
ιт=0,95×387,5=368кДж/кг
2.2. Теоретическая и действительная работы турбокомпрессора
(адиабатный процесс 1-2), кДж/кг
ιок = R(T2-T1) / к-1 или ιот = RТ1[1-(β к-1/к)] / к-1
ιок=287(418-263)/1,3-1=148 кДж/кг
ιк = ηоiк ιок
ιк=0,93×148=137,6кДж/кг
2.3. Полезная работа действительного цикла, кДж/кг
ιцд = ιт - ιк
ιцд=368-137,6=230,4кДж/кг
2.4. Термический КПД действительного цикла, %
ηtд= ιцд / q1
ηtд=230,4/877,5=26%
Сделать развернутый вывод по цели работы.
Вариант 4
Определить параметры и перегрев пара при давлении 9МПа и температуре 5000С.
| t,K | Р,МПа | V,м3/кг | h,кДж/кг | S,кДж/кг×К |
| 773 | 9 | 0,03675 | 3386,4 | 6,6592 |
Вариант 4
Найти энтальпию влажного насыщенного пара при давлении 1,2 МПа и степени сухости Х=0,9.
Из диаграммы находим:
h=2580кДж/кг
Задания к практической работе
Вариант 1
1. Какое количество теплоты необходимо подвести к 50 кг пара при постоянном объеме, чтобы при р=0,6 МПа и х=0,8 давление увеличилось до 1,3 МПа?
2. 1 кг пара при р=0,5 МПа и t = 2000 С сжимают изотермически до объема
0,12 м3/кг. Определить теплоту процесса и все параметры в конце процесса.
Контрольные вопросы:
|
|
1. Как изменяется количество теплоты на нагрев воды до температуры насыщения с ростом давления?
2. Дайте определение влажности пара.
3. К какому термодинамическому процессу относится процесс испарения воды?
4. Что является причиной увеличения удельного объема пара при кипении воды?
Вариант 2
1. 1 м3 пара при р=1 МПа и х=0,7 изобарно расширяется до тех пор, пока его объем не станет равным 0,19 м3 /кг. Найти теплоту, работу и изменение внутренней энергии пара.
Дано:
Изобарный процесс
V=1м3
Р1=1Мпа=10бар
Х1=0,7
v2=0.19м3/кг
Найти: Q, L, Δu
Решение:
По h, s диаграмме находим
h1=2170 кДж/кг
h2=2560 кДж/кг
v1=0,15 м3/кг
X2=0,9
По формулам находим
Δu =u2-u1=(h2-p×v2)-(h1-p1× v1)=(2560-1000×0.19)-(2170-1000×0.15)=350кДж
ΔU=m× Δu=6.66×350=2331кДж
m=V/v1=1/0.15=6.66кг
l=p×(v2-v1)=1000(0.19-0.15)=40 кДж/кг
L=m×l=6.66×40=266.4 кДж
Q=m×q=6,66×390=2597 кДж
q= Δu+l=350+40=390 кДж/кг
Ответ: Q=2597 кДж, L=266.4 кДж, ΔU=2331кДж
2. 100 кг пара при р=1МПа и температуре 3000 С адиабатно сжимается до давления равное 1,5 МПа. Определить работу процесса.
Дано:
Адиабатный процесс
M=10кг
Р1=1Мпа=10бар
Р2=1,5Мпа=15бар
Т1=300̊с
Найти: L-?
Решение:
По h, s диаграмме находим:
h1=3050 кДж/кг
h2=3160 кДж /кг
v1=0.26 м3/кг
v2=0.19 м3/кг
T2=360̊с
По формулам находим:
L=m×l=10×(-85)=-850 кДж
l=(h1-p1×v1)-(h2-p2×v2)=(3050-1000×0.26)-(3160-1500×0.19)=-85 кДж/кг
Ответ: работа сжатия равна -850 кДж
Контрольные вопросы:
1. Какой процесс имеет место, если изотерма процесса испарения воды проходит через критическую точку?
Это процесс мгновенного парообразования. Далее идет процесс перегрева пара.
2. Что понимается под температурой насыщения воды?
Это понятие температуры кипения.
3. Назовите процессы, протекающие при получении водяного пара.
Процесс нагрева воды, процесс парообразования, процесс перегрева пара.
4. Чем отличается сухой насыщенный пар от влажного насыщенного?
Степень сухости влажного насыщенного пара Х=0….1, т.к это смесь кипящей воды и сухого насыщенного пара. Степень сухости сухого насыщенного пара Х=1, т.к воды в нем уже нет. Сухой насыщенный пар это мгновенное состояние при парообразовании.
Вариант 3
1. В закрытом сосуде вместительностью 10 м3 находится пар при давлении 0,12 МПа и х=0,8. Какое количество теплоты нужно подвести к нему, чтобы он стал сухим насыщенным? Как при этом изменилось давление пара?
2. 1 кг пара при давлении 1,5 МПа и х=0,9 адиабатно расширяется до давления 0,5 МПа. Какую при этом он совершает работу?
Контрольные вопросы:
1. Как изменяется теплота парообразования с ростом давления?
С повышением давления теплота парообразования, как и при повышении температуры, уменьшается.
2. Дайте определение степени сухости пара.
Массовая доля сухого насыщенного пара во влажном паре называется степенью сухости пара и обозначается буквой Х.
3. Что является причиной увеличения удельного объема пара при его перегреве?
Если насыщенный пар отвести от поверхности испарения воды в котле и продолжать нагревать его отдельно, то температура пара будет подниматься и объем его увеличиваться.
4. Как сказывается увеличение давление на процесс парообразования?
Искусственно изменяя давление, можно изменять температуру кипения в очень широких пределах; при увеличении давления температура кипения повышается, при уменьшении давления – понижается.
Приложение 1
Основные формулы, используемые при решении задач на термодинамические процессы водяного пара (для 1 кг)
| Анализ процесса | Изохорный процесс | Изобарный процесс |
| 1.Определение процесса | υ = const | р = const |
| 2.Изображение процесса. (прямой процесс) нач. точка 1 – в.н.п. кон. точка 2 – п.п. | p 2 T 2 1 1 υ s h 2 1 s | p T 2 1 2 1 υ s h 2 1 s |
| 3. Определение Δ u | Δ u=u2–u1= =(h2-p2 υ) - (h1-p1 υ) Подставлять давление в кПа | Δ u=u2–u1= (h2-p υ2) - (h1-p υ1) Подставлять давление в кПа |
| 4.Определение ℓ | ℓ =0 | ℓ =p(υ2 – υ1) |
| 5. Определение q (из первого закона ТД) | qυ= Δ u | qp= Δ u+ ℓ qp=h2 – h1 |
| Для заданной массы водяного пара | m=V/υ Δ U= m* Δu L= m*ℓ Q=m*q | |
| Анализ процесса | Изотермический процесс | Адиабатный процесс |
| 1.Определение процесса | T= const | S= const |
| 2.Изображение процесса. (прямой процесс) нач. точка 1 – в.н.п. кон. точка 2 – п.п. | p T 1 2 2 1 2 υ s h 2 1 s | T 2 1 s h 1 2 s |
| 3. Определение Δ u | Δ u=u2–u1= (h2-p2 υ2) - (h1-p1 υ1) Подставлять давление в кПа | Δ u=u2–u1= (h2-p2 υ2) - (h1-p1 υ1) Подставлять давление в кПа |
| 4.Определение ℓ | ℓ =q – Δu | ℓ = – Δu ℓ =(h1-p1 υ) – (h2-p2 υ) |
| 5. Определение q (из первого закона ТД) | qT=T(s2 – s1) | qs= 0 |
| Для заданной массы водяного пара | m=V/υ Δ U= m* Δu L= m*ℓ Q=m*q | |
Приложение 2
Примеры решения задач
1. В закрытом сосуде емкостью 15 м3 находится пар при давлении 0,12 МПа и температуре 250С. Сколько необходимо отвести теплоты от пара, чтобы получить пар влажностью 20%?
Дано: v=const
| Решение: Построить изохорный процесс в h,s-диаграмме и в точках процесса определить необходимые параметры. Х2 = 1-у2= 1 - 0,2=0,8 υ= 2 м3/кг h1=2978 кДж/кг p2 = 0,65 МПа h2=2200 кДж/кг m=V/υ = 15/2=7,5 кг qυ= Δ u=(h2-p2 υ) - (h1-p1 υ) =(2200-650*2)- - (2978-120*2)= -1838 кДж/кг Q= qυ* m= -1838*7,5= -13785 кДж |
Р1=0,12 МПа
t1=250 0C
y2=20%
Найти: Q
2. 1 кг пара при давлении 2 МПа и энтальпии 3100 кДж/кг охлаждается при постоянном давлении, так как отводится теплота в количестве 200 кДж. Как изменится энтальпия и какие параметры установится в конце процесса?
| Решение: h1 – задана -q = h2 - h1 h2= -q + h1 = -200 + 3100 = 2900 кДж/кг ∆ h = h1 – h2 = 200 кДж/кг Построить изобарный процесс в h,s-диаграмме. |
P=2 МПА
h1=3100 кДж /кг
q= -200кДж/кг
Найти: Δh
3. Пар при давлении 1 МПа и степени сухости 0,82 изотермически расширяется таким образом, что его объем увеличивается в 2 раза. Определить удельную работу и состояние пара в конце процесса.
Дано:
Р1= 1 МПа
Х1= 0,82
υ2=2υ1
Найти: ℓ
| Ход решения: Построить изотермический процесс в h,s-диаграмме и в точках процесса определить необходимые параметры: υ1 ; h1; s1; t; перевести температуры в Кельвины. p2; h2; s2; υ2= υ1*2 Вычислить по формулам: Δ u= (h2-p2 υ2) - (h1-p1 υ1) qT=T(s2 – s1) ℓ =q – Δu |
4. Пар массой 3 кг при давлении равном 1,5 МПа и температуре 300С расширяется адиабатно до давления 0,5 МПа. Определить работу расширения.
| Решение: Построить адиабатный процесс в h,s-диаграмме и в точках процесса определить необходимые параметры: υ1 ; h1; h2; υ2 Вычислить: ℓ = – Δu = (h1-p1 υ1) – (h2-p2 υ2) L= m*ℓ |
m= 3кг
Р1= 1,5 МПа
t1= 300 0C
P2=0,5 МПа
Найти: L
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 пок
|
|
|
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
© 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!