Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет




Скачати 235.29 Kb.
НазваМіністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет
Дата конвертації12.03.2013
Розмір235.29 Kb.
ТипДокументы
uchni.com.ua > Фізика > Документы

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Дніпродзержинський державний технічний університет


Кафедра Промислової теплоенергетики



ЗБІРНИК ЗАДАЧ


ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

З ДИСЦИПЛІНИ "ТЕПЛОТЕХНІКА"
(для студентів спеціальності МЧ, МС, ЛВ, ЛВП, ОМТ

денної та заочної форм навчання)

Затверджено редакційно-видавничою


секцією науково-методичної ради ДДТУ

"____"_________2006р., протокол №


Дніпродзержинськ


2006

Методичні вказівки "Збірник задач до практичних занять з дисципліни "Теплотехніка" для студентів спеціальності МЧ, МС, ЛВ, ЛВП, ОМТ денної та заочної форм навчання / Укл. Горбунов О.Д.- Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2006.- 18 с.

Укладач: доктор технічних наук, професор Горбунов О.Д.

Рецензент: канд.техн.наук, доцент Рижов А.Ф.
Відповідальний за випуск: зав.кафедрою ПТ, д-р техн. наук,

професор Яловий М.І.

Затверджено на засіданні кафедри промислової теплоенергетики

(Протокол №_1_ від 28.08._2006р.)
Збірник задач складено відповідно до навчальних програм для студентів спеціальності МЧ, МС, ЛВ, ЛВП і ОМТ по курсу "Теплотехніка".

В них наведені задачі з двох основних розділів, які складають теплотехніку: Технічна термодинаміка та теплопередача.

Рекомендована необхідна література.

Призначені: для студентів денної та заочної форм навчання при проведенні практичних занять. На кожне заняття викладач індивідуально вибирає варіанти задач.

ЗМІСТ

стор.

ВСТУП……………………………………………….. 4

1 ЗАДАЧІ З ТЕРМОДИНАМІКИ…………………. 5

2 ЗАДАЧІ З ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ…………………… 9

3 ВІДПОВІДІ НА ЗАДАЧІ………………………….. 15

3.1 З розділу "Термодинаміка"……………………. 15

3.2 З розділу "Теплопередача"……………………. 15

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ……………………………. 15

ВСТУП



Багаторічний досвід викладання дисципліни "Теплотехніка" студентам денної та заочної форм навчання за фахом МЧ, МС, ЛВ, ЛВП, ОМТ довів, що студенти при розв'язанні задач зустрічають великі труднощі як у розумінні постановки задачі, так і по виявленню сенсу співвідношень, законів та визначенню окремих зв'язків. В існуючих задачниках для вищої школи мало приділено уваги до методики та логіки розв'язання задач такого типу.

Метою цього задачника є спроба приділити більше уваги до обгрунтування порядку розв'язання цих задач.

Цей збірник задач також буде корисним при використанні аналогічних посібників, які рекомендовані програмами Міносвіти.

У текстах задач одиниці вимірювання дані як у СІ, так і других системах. Розв'язання і результат необхідно виконувати в СІ. Тому перед розв'язуванням задачі необхідно усі параметри перевести в СІ.

1 ЗАДАЧІ З ТЕРМОДИНАМІКИ
^

Використані позначення фізичних величин

Позначення

Одиниця в СІ

Фізична величина


V

м3, м3

Об'єм або об'ємний розхід (витрата)

F

м2

Площа поверхні

d, D, H, l

м

Діаметр або висота або довжина

М

кг, кг/с

Маса або масова витрата



кг/м3

Густина

v

м3/кг

Питомий об'єм

Р

Па

Тиск

t, T

0С, К

Температура

R

Дж/кгК

Газова стала

W

м/с

Швидкість



с

Час

N

Вт

Потужність



%

Коефіцієнт корисної дії

С

Дж/кг К

Питома теплоємкість

r

Дж/кг

Питома теплота пароутворення

L

Дж/кг

Питома теплота плавління (твердіння)



Дж/кг, Дж/м3

Теплотворна здатність (спроможність) твердого або газового палива

q, u, l, h, s

Дж/кг

Питомі теплота, внутрішня енергія, робота розширення, ентальпія та ентропія

k, n

-

Показник адіабати та політропи

()

1/K

Температурний коефіцієнт розширення



Н/м

Коефіцієнт поверхневого натягу



%

Відносна вологість повітря




    1. Визначити абсолютний тиск в посудині, працюючий під тиском, якщо манометр показує 3 атм технічних (кГс/см2), а атмосферний тиск по ртутному барометру становить 700 мм рт ст.




    1. Визначити абсолютний тиск в газоході печі, якщо показання тягоміра (вакууметра) 160 мм. вод. ст., а ртутного барометра 740 мм рт ст.



    1. Визначити наближено масу газової оболонки, яка оточує земну кулю радіусом 6400 км. Тиск атмосфери прийняти рівним 760 мм.рт.ст.




    1. Визначити, чи зможе качати воду з підземного джерела глибиною H=12 м насос, розвиваючий напір, рівний p=100 кПа.



    1. Знайти за який час наповниться газгольдер об'ємом V=200 м3, якщо густина газа, який наповнив газгольдер, дорівнює 1,3 кг/м3. Газ з питомим об'ємом v=0,4 м3/кг подається у газгольдер по трубопроводу діаметром d=100 ìз швидкістю w=3 м/с.




    1. Визначити в °С температуру початка горіння бумаги рівну згідно роману Р. Бредбери "451 по Фаренгейту" із умови, що 0°С відповідає 32°F, а температура кипіння води 100°С рівна 212°F. Зв'язок між температурними шкалами рахувати линійним.



    1. Знайти густину повітря на верховині піку Леніна на Памірі при t=0°С. Висота піку H=7134 м. Атмосферний тиск на цій висоті p=38 кПа. Знайти також густину повітря () на поверхні Землі при нормальних умовах ( t=0°C, р=760 мм рт ст).




    1. Знайти який газ при температурі t=20° С та тиску p=0,2 МПа має густину 1,5 кг/м3.



    1. Визначити універсальну газову сталу, використовуючи закон Авогадро: 1 кмоль любого газу займає при нормальних умовах (t = 0°C и р = 760 мм рт ст) один і той же об'єм, рівний 22,41 м3.




    1. Знайти масу кисеню, який використовується для автогенного зварювання, в балоні ємкістю 100 л, якщо його температура 16°С, тиск кисню по манометру 12 МПа, а показання ртутного барометра 745 мм рт ст.




    1. Визначити чи вибухне балон із стисненим киснем, якщо під час пожару температура кисню y балоні піднялась від t1=20°С до t2=450°С. Відомо, що стіни посудини можуть витримати тиск не більше 10 МПа. Початковий тиск p1=4,8 МПа.



    1. Знайти яким має бути найменший об'єм балону, щоб він вміщав m=6,4 кг кисню при температурі t=20°С, якщо його стінки витримують тиск pc=16 МПа.




    1. Визначити масову витрату кисню, протікаючого в трубопроводі з об'ємною витратою V=10 м 3/с при температурі t=127°С та тиску p=0,4 МПа.



    1. Визначити масу повітря, яке знаходиться в приміщенні (аудиторії) з розмірами 653 м. Прийняти, що температура повітря в кімнаті дорівнює 20°С, а барометричний тиск 740 мм рт ст .




    1. Знайти скільки гарячої води треба взяти для нагрівання ванни, щоб приготувати 320 л води при 36°С. У газовій колонці температура води 78°С, а з водопроводу тече вода при 8°С.



    1. Знайти яку суму треба сплатити за те, щоб вивезти вантаж вагою 1000 кг на кругову орбіту поблизу поверхні Землі, якщоб уся кількість теплоти перетворилась у роботу? Радіус Землі 6400 км, питома теплота згорання керосину 46 МДж/кг. Ціна 1 літру керосину 1 грн.




    1. Знайти витрату палива на одиницю довжини шляху, якщо швидкість човна на підводних крилах "Метеор" w=72 км/ч, який розвиває потужність N=20 кВт при ККД двигуна 30 %. Питома теплота згорання палива q=50 МДж/кг.



    1. Визначити через який час вода закипить, якщо на плиту, опалювану природним газом з теплотою згорання q=34 МДж/м3, поміщена кастрюля, яка вмістить m=5 кг води при температурі води t=20°С. Витрата газу V=0,1 м3/г, а втрати теплоти у навколишнє середовище =20%.


1.19. На яку висоту можна було б підняти вантаж масою 2 кг за рахунок енергії, яка потрібна для нагріву стакану води (250 г) від 0°С до 100°С і подальшого її випарування у процесі кипіння при нормальних умовах. Теплоємкість води c=4186 Дж/кгК, питома теплота пароутворювання r=2,26 МДж/кг.
1.20. Визначити за який час вода нагріється до температури кипіння (tк=100°С), якщо в посудину, яка утримує 5 літрів води при температурі 20° С, поміщен електронагрівач потужністю N=1 кВт.
1.21. Визначити скінчену температуру гальмів при повній зупинці вантажівки масою m1= 5т, який їхав з швидкістю w=60 км/г, якщо їх маса дорівнює m2= 20 кг, початкова температура t1= 20°С, а теплоємкість сталі, з якої виготовлені гальмовані частини дорівнює c=460 Дж/кгК.
1.22. Знайти з якою швидкістю влітає метеоріт в атмосферу Землі, якщо при цьому він нагрівається, плавиться і перетворюється у пару. Початкову температуру метеоріту прийняти рівної 0°С. Метеорна речовина складається в основному із заліза, параметри якого : температура плавління tп=1535°С, кипіння tк=3050° С, теплота плавління L=270 кДж/кг, питома теплота пароутворення r=580 кДж/кг. Припустимо, що пароутворення відбувається при температурі кипіння.
1.23. Визначити зміну ентропії в процесі нагрівання 3 літрів води від комнатної температури (20°С) та випарування її. Теплота пароутворення води r = 539 ккал/кг.
1.24. Знайти часову витрату палива, яка необхідна для роботи парової турбіни потужністю N=25 МВт, якщо теплота згорання палива q=34 МДж/кг. Вважати, що турбіна працює по циклу Карно при середній температурі підводу теплоти t1= 527°С, а відводу теплоти при t2= 127°С.
1.25. Визначити недостатні початкові та кінцеві параметри, теплоту, зміну внутрішньої енергії, ентальпії, ентропії та роботу ізотермічного процесу розширення вуглекислого газу від тиску р1=0,9 МПа до р2=0,5 МПа. Початковий питомий об'єм v1=0,7 м3/кг.
1.26. Визначити недостатні початкові та кінцеві параметри, теплоту, зміну внутрішньої енергії, ентальпії, ентропії та роботу при адіабатному стисненні кисеня від тиску р1=0,1 МПа до р2=0,5 МПа. Початковий питомий об'єм v1=0,1 м3/кг.
1.27. Знайти до якої температури треба охолодити V=0,8 м3 воздуху з початковим тиском p1=0,3 МПа і температурою t1= 15°С, щоб тиск при постійному об'ємі зменшився до p2=0,1 МПа? Теплоємкість газу вважати постійною.
1.28. Визначити кількість віднятої теплоти, скінчений об'єм, зміну внутрішній енергії, ентальпії, энтропії та роботу стисненя, якщо в циліндрі знаходиться повітря при тиску р=0,5 МПа і температурі t1=400°С. Від повітря віднімається теплота при постійному тиску так, що на прикінці процессу температура t2=0°С. Об'єм циліндру, в якому знаходиться повітря, дорівнює V=400 л. Теплоємкість газу вважати постійною.

1.29. Знайти кількість (об'єм) газу, який було витрачено на нагрівання води і його витрату в одиницю часу, якщо теплота згорання природного газу q=30 МДж/м3 , а витрати теплоти у навколишнє середовище 40%, якщо на плиту, опалювану природним газом, поміщена кастрюля, яка вмістить 4 літри води при температурі 18°С, через 20 хвилин вода закипає. Оцініть також вартість 1 години роботи плити на 4-х комфорках, якщо вартість газу 80 дол/1000 м3.
1.30. Знайти температуру газу, який займає при температурі t1=27°С та тиску р1=2 атмосфери, об'єм V1=120 л, ї піддається нагріву, якщо нагрівання було:1) ізотермічним, причому тиск повітря збільшився на 0,6 атм; 2) ізобаричним, причому об'єм газу збільшився до V2=150 л. Визначити масу газу.

  1. ЗАДАЧІ З ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ
^

Використані позначення використаних величин

Позначення

Одиниця в СІ

Фізична величина


q

Вт/м2

Густина теплового потоку

Q

Вт, Дж

Тепловий потік або передана теплота

a

м2

Коефіцієнт температуропровідності



Вт/мК

Коефіцієнт теплопровідності

с

Дж/кгК

Питома теплоємкість



кг/м3

Густина



м2

Кінематичний коефіцієнт в'язкості

t, T

0С, К

Температура

t

0С

Температурна різниця



Вт/м2К

Коефіцієнт тепловіддачі



м

Товщина стінки



Дж/кг, Дж/м3

Теплотворна здатність (спроможність) твердого або газового палива



-,%

ККД



с

Час



м/с

Швидкість

V

м33

Об'єм або об'ємна витрата

G

кг/с

Масова витрата



-

Ступінь чорноти


2.1. Визначити коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, якщо при товщині ії = 40 мм і різниці температур на поверхні t=20°С , густина теплового потоку q=145 Вт/м2.
2.2. Визначити витрати тепла крiзь стiнку з червоної цегли довжиною L=6м, висотою H=3м i товщиною =0,25 м, якщо температура на внутрiшнiй поверхнi - tп1= 110° С, на зовнiшнiй tп2= 40°С, а коефiцiєнт теплопровідностi =0,7 Вт/(мК).
2.3. Визначити питомий тепловий потiк крiзь стiнку примiщення товщиною 2 цеглини (=510мм) з коефiцiєнтом теплопровідностi =0,7 Вт/(мК). Температура повiтря у серединi примiщення tж1= 20 °С, коефiцiєнт тепловiддачi 1=8,0 Вт/(м2К). Температура зовнiшнього повiтря tж2= -20 °С з коефiцiєнтом тепловiддачi 2=25 Вт/(м2К). Обчислити також температури на поверхнях стiнки.
2.4. Визначити тепловi витрати з F=1 м2 печi, якщо стiнка обмуровки печi виконана з шару пiношамоту товщиною 1=140 мм, коефiцiєнтом теплопровідностi 1=0,3 Вт/(мК) i шару червоної цегли товщиною 2=510 мм з коефiцiєнтом теплопровідностi 2=0,7 Вт/(мК). Температура поверхнi всерединi печi tп1= 1100 ° С, ззовні tп2=40оС.
2.5. Знайти якої товщини слiд зробити шар з червоної цегли, якщо вiдмовитися вiд використання засипки з дiатомiту, але щоб тепловий потiк крiзь обмуровку залишався незмiнним? Обмуровка печi складається з шарiв шамотної товщини 1=140 мм i червоної товщиною 2=280 мм цеглин, помiж якими розташована засипка, товщиною 3=60мм. Коефiцiєнти теплопровідностi () матерiалiв вiдповiдно 0,9 ; 0,1 ; 0,7 Вт/(мК).
2.6. Обчислити допустиму силу тока мідного проводу діаметром d=2мм, покритого гумовою ізоляцією товщиною =1,5 мм, при умові, що максимальна температура ізоляції повинна бути не вище tп1= 60°С, а на зовнішній поверхні ізоляції повина бути не вище tп2= 45°С. Коефіцієнт теплопровідності гумки =0,15 Вт/(мК). Електричний опір мідного проводу =0,005 Ом/м.
2.7. Визначити, яку кількість вугля з теплотворною спроможністю q=29 МДж/кг необхідно спалити, щоб підтримувати указану нижче різницю температур у протязі доби у середині приміщення розмірами АВН=10203м. Температура повітря tж1= 20°С, а ззовні tж2= -10°С. ККД печі 45%, де коефіцієнт теплопередачі К прийняти рівним 1,0 Вт/(м2К).
2.8. Визначити скількі слід спалити вугілля в печі, ККД якої 65%, щоб поповнити витрату тепла за добу крізь цегляну стіну площею F=30м2 і товщиною =0,25м, якщо температура внутрішньої поверхні стінки tж1= 25°С, а зовнiшньої tж2= -10°С. Нижча теплотворна здатність вугілля Q=19 МДж/кг, а коефіцієнт теплопровідності цегляної стінки =0,6 Вт/(мК).
2.9. Знайти скількі слід спалити палива за добу (вугілля або газу) з теплотворною здатністю Q=12 МДж/кг в обігрівальній печі, КKД якої 35%, для опалення приміщення розмірами АВН=10152м і утримання всередині температури повітря tж1=20°С. Температура зовнішнього повітря tж2= - 40°С, товщина стінки споруди 1=0,5м, коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки 1=0,8 Вт/(мК). Ззовні стіна споруди покрита шаром штукатурки товщиною 2=10мм і коефіцієнтом теплопровідності 2=0,8 Вт/(мК). Втрати теплоти ураховувати тільки через бокові стіни приміщення. Коефіцієнти тепловіддачі всередині приміщення 1=6 Вт/(м2К), ззовні 2=4 Вт/(м2К).
2.10. Розрахувати кількість батарей для опалення приміщення розмірами АВН=6122м при витраті гріючої води G=3л/хв, щоб підтримувати в середині приміщення температуру повітря tж1=20°С. Температура зовнішнього повітря - tж2= - 40°С, товщина стіни споруди =0,5м, коефіцієнт теплопровідності =0,7 Вт/(мК), перепад температур на вході і виході для одної батареї =5°С. Втрати теплоти урахувати тільки через бокові стінки приміщення. Коефіцієнти тепловіддачі всередині приміщення 1=7 Вт/(м2К), ззовні 2=5 Вт/(м2К).
2.11. Розрахувати на скільки знизиться температура рідкого чавуну у розливочному ковші по закінченню 2 часів після розливки. Внутрішній діаметр ковша D=1,6 м, висота H=2 м, товщина футеровки =400мм, коефіцієнт теплопровідності футеровки =0,8 Вт/(мК). Параметри розливаємого металу: температура заливки t3= 1400°С, коефіцієнт теплопровідності M=40 Вт/(мК), теплоємкість c=900 Дж/(кгК), густина =7800 кг/м3.Температура навколишнього середовища tж=15°С. Визначити також кількість відведеної теплоти у випадку затвердіння металу у ковші, питому теплоту затвердіння приняти L=270 кДж/кг. Коефіцієнти тепловіддачі від розплавленого металу до футеровки 1=2000 Вт/(м2К), від наружної поверхні до повітря 2=16 Вт/(м2К).
2.12. Визначити втрату теплоти з поверхні паропровода за рахунок випромінювання і конвекції паропровода з зовнішним діаметром 100мм, який проходить через приміщення довжиною 5м. Температура поверхні паропроводу tп= 300°С, а температура навколишнього середовища tж=20°С. Ступінь чорноти на поверхні паропровода п=0,7, коефіцієнт тепловіддачі конвекцією =10 Вт/(м2К).
2.13. Визначити відрізок часу, по закінченні якого лист сталі, прогрітий до температури t0=500 °С, будучи уміщуванним в повітряну середу, температура якої t ж=20 °С, прийме температуру відзначающуюся не більш ніж на 10% від температури навколишнього середовища. Товщина листа 20мм, коефіцієнт теплопровідності =46 Вт/(мК); теплоємкість сталі с=0,5 кДж/кг. Густина сталі =7800 кг/м3.Коефіцієнт тепловіддачі =50 Вт/(м2К).
2.14. Визначити час, необхідний для нагріву листа сталі товщиною  = 20мм, який мав початкову температуру t0 = 20°С, а потім був поміщений в піч з температурою tж = 600°С. Нагрів рахувати завершеним, коли температура листа досягне tп1 = 460°С. Коефіцієнт теплопровідності, теплоємкість і густина сталі дорівнюють відповідно =45 Вт/(мК); c=0,5 кДж/(кгК) =7800 кг/м3, а коефіцієнт тепловіддачі до поверхні листа =140 Вт/(м2К).
2.15. Визначити тривалість нагріву сталевої заготовки товщиною  = 150мм з початковою температурою t0 = 20°С у термічній печі з постійною температурою tж = 900°С. Кінцева температура поверхні заготовки tпк = 600°С. Теплофізичні властивості сталі: густина 7800 кг/м3, теплоємкість с=700 Дж/(кгК) теплопровідность 40 Вт/(мК). Коефіцієнт тепловіддачі до поверхні листа 20 Вт/(м2К).
2.16. Визначити температуру в центрі і на поверхні заготовки через 80 хвилин після початку охолодження, якщо довга смужка сталевої заготовки товщиною 2 = 260мм, с початковою температурою t0=1000°С розміщена для охолодження в середовище з температурою tж=20°С. Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні пластинки до середовища =150 Вт/(м2К). Фізичні параметри сталі: густина 7800 кг/м3, теплоємкість c=1200 Дж/(кгК), коефіцієнт теплопровідності 25 Вт/(мК).
2.17. Визначити через який час температура поверхні плоскої стальної заготовки, поміщеної для охолодження з метою закалки у воду з температурою tж=20°С, стане дорівнювати tп=400°С. Товщина заготовки 2 = 260мм, початкова температура tо=1000°С. Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні до води 120 Вт/(м2К). Фізичні параметри сталі: густина 7800 кг/м3, теплоємкість c=900 Дж/(кгК), коефіцієнт теплопровідності =25 Вт/(мК). Визначити також температуру в центрі та на поверхні заготовки через 30 хвилин охолодження.
2.18. Визначити теплову потужність нагрівача необхідну для утримання температури tп=20°С на зовнішній поверхні циліндрічного бака діаметром d=1м, довжиною l=5м, розташованого горизонтально. Температура навколишнього середовища tж= -30°С, вітру нема. Для рішення використати крітеріальне рівняння Nu=CRan.
2.19. Визначити теплові витрати від нетеплоізольованій труби прямокутного перерізу abl=0,20,63,0м в якій тече повітря с середньою швидкістю w=12 м/с і температурою tж= 500°С. Температура стінки труби tп= 150°С.
2.20. Визначити коефіцієнт тепловіддачі і кількість теплоти при течії води в горизонтальній трубі діаметром d=10мм, довжиною l=6м, якщо розхід води G=140 кг/год, температура води tж= 80°С, температура стінки труби tст= 20°С.
2.21. Визначити передачу теплоти при вільній конвекції від вертикального трубопроводу діаметром d=120мм і висотою h=6м до повітря. Температура поверхні стінки tп= 80°С, навколишнього середовища tж= 20°С.
2.22. Визначити максимально допустиму силу току, якщо по умовам експлуатації температура горизонтального ніхромового неізольованого проводу електронагрівача не повинна перевищувати tп= 600°С. Діаметр проводу d=1мм, ступінь чорноти =0,95, питомий електричний опір =1,20 ммм2/м. Температура навколишнього середовища tж= 30°С. Провод охолоджується за рахунок конвекції та випромінювання.
2.23. Визначити величину теплообміну випромінюванням між циліндрічним сталевим підігрівачем без ізоляції и приміщенням. Діаметр підігрівача d=1м, довжиною l=2м. Температура зовнішньої поверхні Тп= 430К, ступінь чорноти поверхні =0,92. Температура приміщення Тж= 300К.
2.24. Визначити теплообмін випромінюваням до і після установки екрану між двома поверхнями з температурами Т1=600К и Т2=300К. Ступені чорноти 1=2=l=0,85. Визначити також температуру екрану.
2.25. Визначити у скільки разів зменшиться теплообмін випромінюванням між двома поверхнями, ступені чорноти яких 1=2 =0,92, якщо між ними установити екран з полірованого нікелю зі ступеню чорноти е=0,07.
2.26. Визначити поверхню нагріву прямоточного теплообмінного апарату, у якому потрібно охолоджувати за 1 час 0,25 м3 горячого теплоносія з густинаю 1100 кг/м3 и теплоємкістью c=3 кДж/(кгК). Початкова температура рідини t1 = 120°С, кінцева t1 = 52°С. Для охолодження використовується V=1м3 води в час с початковою температурою t2 = 10°С. Коефіцієнт теплопередачі для цього апарата К=35 Вт/(м2К).
2.27. Визначити поверхню нагріву противоточного теплообмінного апарату, у якому потрібно охолоджувати за 1 час 0,25 м3 горячого теплоносія з густиною 1100 кг/м3 и теплоємкістью с=3 кДж/(кгК). Початкова температура рідини t1 = 120°С. Для охолодження використовується V=1м3 води в час с початковою температурою t2 = 10°С і кінцевою t2 = 24°С. Коефіцієнт теплопередачі для цього апарата К=35 Вт/(м2К).
2.28. Визначити теплові витрати від нетеплоізольованій труби прямокутного перерізу abl=0,30,72,5 м в якій тече повітря с середньою швидкістю w=10 м/с і температурою tж= 600°С. Температура стінки труби tп= 180°С.
2.29. Визначити розхід гріючої середи і поверхню нагріву (довжину) газоводяного рекуперативного теплообмінника, працюючого за протиточною схемою. Гріючий теплоносій – димові гази з початковою t`г =4300С і кінцевою t``г=2300С температурами; об’ємна теплоємкість 1,5кДж/(м2К). Розхід води через теплообмінник G=1 кг/с; початкова температура води t`в=100С, кінцева t``в=2100С. Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки труби прийняти рівним 1=60 Вт/(м2К), а від внутрішньої стінки труби до води 2=260 Вт/(м2К). Теплообмінник виконаний з стальних труб з зовнішнім діаметром 50мм і товщиною стінки 4мм; коефіцієнт теплопровідності сталі 50 Вт/(мК). Коефіцієнт теплопередачі розрахувати по формулі для плоскої стінки.

Визначити також поверхню при виконанні теплообмінника за прямоточною схемою та збереженні решти параметрів незмінними. Для обох схем руху показати (без розрахунку) графіки зміни температур теплоносіїв вздовж поверхні теплообміну. Доказати переваги противоточної схеми.
2.30. Розрахувати довжину трубки і число витків змійовика рекуперативного теплообмінника діаметром D=100мм для підогріву повітря в кількості V=1,2 м3/с від t`п=00С до t``в=8000С. Внутрішній діаметр сталевої трубки d=5мм, товщина стінки 2мм, коефіцієнт теплопровідності 40 Вт/(мК). Гріюче середовище – продукти горіння природного газу з об’ємною теплоємкістю 1,6 кДж/(м3К), калорійністю МДж/кг з об’ємним складом двоокису вуглецю 15% водяного пару – 10%. Температура газів на вході в теплообмінник t`г=16000С, кінцева t``г=9000С. Ступінь чорноти зовнішньої поверхні трубки 0,8. Знайти також втрату природного газу, ККД теплообмінника і зробити розрахунок для 2варіантів: прямо- і протиточної схеми і вибрати кращу.

Для розрахунку ступеню чорноти газів використовувати номограми ВТІ або приближну формулу Гурвича А.М. Коефіцієнт теплопередачі розрахувати по формулам для плоских стінок.

^ 3 ВІДПОВІДІ НА ЗАДАЧІ
3.1 По розділу ТЕРМОДИНАМІКА

1.1. рабс=0,39 МПа; 1.2. рабс=97кПа; 1.3. М=1,71012кг; 1.4. Не зможе; 1.5.=4000с; 1.6. t=2320C; 1.7. 1=0,54 кг/м3; 2=1,30 кг/м3; 1.8. тор;

    1. R=8310Дж/кмоль К; 1.10. М=160кг; 1.11. Вибухне. 1.12. V=0,03м3.;

1.13. М= 38,46 кг/с ;

1.14. М= 106 кг; 1.15. Vг=128л.; 1.16. С=1360 грн.; 1.17. gт=0,067 кг/км;

1.18. =37 хвил.; 1.19. Н=34 км.; 1.20. =1674с; 1.21. t2=960С; 1.22. w=1764 м/с; 1.23.S=21,8кДж/К; 1.24. В=1,47 кг/с ; 1.25. Т12=3334К,v2=1,26м3/кг, q=l=370кДж/кг, U=0, h=0, S=111Дж/кгК; 1.26. Т1=38К, Т2=61К, V2=0,032м3/кг, q=0; U=15кДж/кг, h=21; s=0 ; l = -15,0; 1.27. Т2=96К, Q=399кДж.;

1.28. Q=296МДж, V2=162 л, U=293МДж, Н=121,8МДж, s=926 Дж/К, L=118,9МДж.; 1.29. V=0,114м3/с, Ц=0,11 долл. ; 1.30. М=0,28 кг, Т2=3900К (при ізотермі), Т2=375К (ізобара).
3.2. По розділу ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

2.1. =0,29 Вт/мК; 2.2. Q =3500Вт; 2.3. q = 44,7 Вт/м2, tп1=14,4оС,

tп2=-18,2оС; 2.4. q =878 Вт/м2; 2.5.  =0,7м ; 2.6. I =0,1А; 2.7.  =14 мин.; 2.8. В=17,5 кг/сутки; 2.9. В =116 кг/сутки; 2.10. n =4 шт.; 2.11. t = 71оС,

Qз =8464МДж; 2.12. Qn=10,6 кВт.; 2.13.  =27с.; 2.14.  = 14 хвил.; 2.15.=6,2ч. 2.16. tп=495оС, tц=694оС, Q=699МДж, =78,6 хвил.; 2.17. tп=686оС, t=902оС, =7337с.; 2.18. Q=5,6 кВт; 2.19.Q=30,9 кВт; 2.20.=3140 Вт/м2К; Q=35,5 кВт; 2.21. Q=914 Вт; 2.22. I=8A; 2.23. Q=8,5кВт; 2.24. qбез=5090Вт/м2, qсэ=2545 Вт/м2, Тэ=505 К; 2.25. в 24 раза ; 2.26. F=7,35 м2; 2.27. F= 7,37 м2; 2.29.Vг=2,79м3/с, Fпрот.=78,4м2, Fпрям.=131,3 м2; 2.30. Vг=0,002м3/с, противоток: l=8,1м, n=26; прямоток: l = 12,7 м, n=41.

^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике.-М.:

Машиностроение, 1973.- 374с.

  1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача.- М.: Высш. школа,1989.-469 с.

  2. Теплотехника / И.Н.Сушкин, А.А.Щукин, Р.Г. Зах и др.- М.: Металлургия, 1973.- 480с.

  3. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.- М.: Энергия, 1980.- 269с.

  4. Арутюнов В.А., Миткалинный В.И., Старк С.Б. Металлургическая теплотехника.-М.: Металлургия, 1974.- ч.1.- 672с.

  5. Андрианов А.Н. и др. Сборник задач по технической термодинамике.- М.: Энергия, 1971.- 264с.

  6. Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена /В.Н.Афанасьев, С.И.Исаев, И.А. Кожинов и др.;- М.- Высш.шк., 1986.- 383с.

  7. Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике.- М.: Высш.шк., 1986.- 248с.

  8. Сборник задач по термодинамике и теплопередаче / Под ред. А.В.Болгарского.- М.: Высш. шк., 1972.- 304 с.

  9. Воскресенский К.Д. Сборник расчетов и задач по теплопередаче.-М.: Госэнергоиздат, 1959.- 335с.

  10. Методические указания к выполнению контролируемой самостоятельной работы. Часть 1. Термодинамика /Сост. А.Д.Горбунов.- Днепродзержинск: ДИИ, 1991.- 32с.

  11. Методические указания к выполнению контролируемой самостоятельной работы. Часть 2. Теплопередача / Сост. А.Д.Горбунов.- Днепродзержинск: ДИИ, 1994.- 20с.


Навчальне видання

Методичні вказівки "Збірник задач до практичних занять з дисципліни "Теплотехніка" для студентів спеціальності МЧ, МС, ЛВ, ЛВП, ОМТ денної та заочної форм навчання


Укладач: Горбунов Олександр Дмитрович

Підписано до друку 2006р. Формат 60х84 1/16

Об'єм д.а. тираж прим. Заказ №

Безкоштовно. Ротапринт ДДТУ. 51918, м.Дніпродзержинськ

вул.Дніпробудівська,2


РЕЦЕНЗІЯ

на методичні вказівки “Збірник задач до практичних занять з дисципліни “Теплотехніка” для студентів спеціальності МЧ, МС, ЛВ, ОМТ денної та заочної форм навчання укладача професора Горбунова О.Д.
Метою збірника є спроба приділити більше уваги до обгрунтування порядку розв’язання задач з дисципліни «Теплотехніка».

Методичні вказівки включають 60 задач з двох основних розділів, які складають теплотехніку: технічна термодинаміка (30 задач) та теплопередача (30 задач).

Рекомендована необхідна література.

Збірник задач призначено для студентів денної та заочної форм навчання за фахом - Металургія чавуну, металургія сталі, ливарне виробництво, обробка металів тиском при проведенні практичних занять. Крім цього, він може бути використаний викладачами при проведенні практичних занять з студентами за фахом “Промислова теплоенергетика”.

Збірник задач складено відповідно навчальних програм для студентів спеціальності МЧ, МС, ЛВ, ЛВП і ОМТ по курсу “Теплотехніка” на досить високому рівні і відповідають сучасним вимогам до навчально-методичних посібників і рекомендуються до видання в 50 примірників.

Рецензент,

доцент, канд. техн. наук Рижов А.Ф.


Схожі:

Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки України дніпродзержинський державний...
Методичні вказівки до виконання курсового проекту “Розрахунок регенератора мартенівської печі” для студентів 3-го курсу спеціальності...
Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний...
Розрахунок камерної термічної печі з нерухомим подом з дисципліни “Теплотехніка” для студентів спеціальності 09. 04. – ливарне виробництво...
Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний...
Методичні вказівки для самостійної роботи з дисципліни «Управління проектами енерговикористання» для студентів за напрямом 0000 -«Специфічні...
Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний...
Спеціальні питання гідрогазодинаміки ” для студентів за фахом 090510 -«Теплоенергетика» / Укл. О. Д. Горбунов. Дніпродзержинськ,...
Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки України Черкаський державний університет...
Міністерство освіти І науки України Черкаський державний університет ім. Б. Хмельницького
Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconДніпродзержинський державний технічний університет
Робоча програма складена на ocнові Освітньо-професійної програми підготовки бакалаврів з
Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки України національний технічний університет...

Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки України Запорізький національний технічний...

Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconМіністерство освіти І науки України Запорізький національний технічний...

Міністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний технічний університет iconДніпродзержинський державний технічний універсИтет
Робоча програма складена на основі освітньо-професійної програми підготовки бакалаврів напряму 0905 ”енергетика” по спеціальності...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка