|
Реферат: Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалівЕнтропія сухої насиченої пари , (2.38) де r - теплота пароутворення. Ентропія вологої насиченої пари або SX = S'+ (S"-S') X (2.39) Значення ентальпії і ентропії водяної пари можна визначити за параметрами S - діаграми (рис.2.7). Приклад 2-13. Манометр парового котла показує тиск 0,2МПа. Барометричний тиск 0,103 МПа (776 мм рт. ст). Вважаючи пару сухою насиченою, визначити її температуру, питомий об’єм і ентальпію. Абсолютний тиск в котлі р = 0,2 + 0,103 = 0,303 МПа. З табл. Д.13 при р = 0,31 МПа tн = 134,660С, при р = 0,3 МПа tн = 133,540С. Для р = 0,303 МПа отримаємо інтерполяцію tн = 133,54 + 0,112*3 = = 133,880С. Аналогічно V" = 0,5928 м3/кг; i" = 2725,6 кДж/кг. Приклад 2-14. Визначити стан водяної пари, якщо тиск її р = 0,5МПа, температура 1720С. Тиску 0,5 МПа відповідає температура насиченої пари tн=151,80С (табл. Д.13). Тому пара є перегрітою, величина перегріву складає t - tн = 172 - 151,8 = 20, 20С. Приклад 2-15. Визначити стан водяної пари, якщо тиск її р = 0,6 МПа, а питомий об’єм 0,3м3/кг, тобто пара є вологою. Ступінь сухості . Приклад 2-16. Визначити масу, внутрішню енергію, ентальпію та ентропію 6м3 насиченої водяної пари при тиску р = 1,2 МПа і сухості пари Х = 0,9. Питомий об’єм сухої насиченої пари складає 0,1633 м3/кг (табл. Д.9). Тоді питомий об’єм вологої пари Vх = 0,1633 * 0,9 = 0,147 м3/кг. Маса пари кг. Внутрішня енергія пари . Е ентальпія пари ІХ = МіХ. іХ = rx + i' = 1987 * 0.9 + 798.3 = 2586.3 кДж/кг (табл. Д.9). ІХ = 40,8 * 2586,3 = 105521 кДж. Тому кДж. Ентропія пари Приклад 2-17. Визначити параметри вологої насиченої пари при Х = 0,55, р = 5 бар. Із табл. Д.13 знайдемо: t = 151,850С, V" = 0,374 м3/кг. Густина пари кг/м3. Ентальпію пари визначаємо за рівнянням іХ = rx + i' = 2108,4*0,95 + 640,1 = 2643 Дж/кг (табл. Д.13). Приклад 2-18. Волога насичена пара Х = 0,98, р1=13 бар дросельована до р2 = 4 бар. Необхідно визначити параметри пари перед дроселем і після нього. При дроселюванні і1 = і2. Із табл. Д.13 параметри пари перед дроселем: t1 = 191,60С, V"=0,151 м3/кг, і' = 814,7 кДж/кг, r1 = 1971,3 кДж/кг. Визначимо ентальпію пари: іХ = 1971,3*0,98 + 814,7 = 2643 кДж/кг Температура насиченої пари при р2 = 4 бар складає 143,620С, ентальпія сухої пари і" = 2738,5 кДж/кг. Враховуючи, що і2>і"2, то після дроселювання пара стає перегрітою. Величину перегріву можна визначити із діаграми. В даному випадку величина перегріву незначна і складає 40С. Приклад 2-19. Незначно перегріта пара при р1 = 2,5 бар, t = 1300С виходить крізь сопло Лаваля і розширюється до тису р2 = 1 бар. Визначити стан пари перед та після сопла. При р1 = 2,5 бар температура 127,430С (табл. Д.13), тобто перегрів складає С, ентальпія пари і" = 2717,2кДж/кг, а з урахуванням перегріву іпп = і' = Ср (tnn - tн) = 2717,2 + +1,99 (130 - 127,43) = 2722,3 кДж/кг. Згідно із діаграмою величина ентальпії пари після розширення і2=2570 кДж/кг. Ступінь сухості пари можна визначити на діаграмі або розрахувати: . Приклад 2-20. Визначити кількість тепла, необхідного для розморожування та нагріву піску густиною 1300кг/м3, вологістю 5%, об’ємом 10м 3. Розморожування на нагрів піску здійснюється паровими регістрами. Вологість піску після розморожування 2,5%, нагрів піску здійснюється до 200С. Температура піску становить - 100С. Поверхня бункера 45 м2, утеплена мінераловатними плитами, товщиною 50 мм, покрита азбестоцементними листами, товщиною 10мм. Матеріал розморожується та нагрівається парою і тиском 0,4 Мпа. Кількість тепла для нагріву піску при розморожуванні становить: Кількість тепла для розморожування та нагріву води становить: Непродуктивні витрати тепла:
Сумарна кількість тепла на розморожування: Кількість тепла на нагрівання піску:
Кількість тепла на випаровування:
Тепловий потік у навколишнє середовище: де бі - товщина розподілених стінок та шарів утеплювача, - теплопровідність піску та утеплювача, F - поверхня бункера. Вт/ (м2*К), Тепловий потік у навколишнє середовище становить: Сумарна кількість тепла для нагрівання піску від 00 до 200С (при нагріванні протягом 1 год): 535*103 + 77*103 + 7,047*103 = 619,047*103 кДж. ІІ. Завдання до самостійної роботиЗадачі1. Цегляна стіна із легкового шамоту має товщину 200 мм. Температури поверхнею стіни складають: t1 = 6800C, t2 = 250C. Теплопровідність шамоту 0,465 В/м*К. Визначити поверхневу щільність теплового потоку. Відповідь: q = 1523 Вт/м2 2. Неізольований трубопровід із зовнішнім і внутрішнім діаметром відповідно dзов/dвн 80/70 мм для гарячої води з температурою 1000С розташовується у прохідному каналі, в якому температура повітря 300С. Довжина труби 100 м. Визначити кількість теплоти, яка втрачається крізь трубу за 1 год. Трубопровід виконаний із вуглецевої сталі =45Вт/ (м*К). Відповідь: Q = 800 МДж. 3. Паропровід накритий 2 шарами ізоляції. Розмір паропроводу dзов/dвн = 159/147 м, =45Вт/ (м*К). Перший шар ізоляції - товщина 55 мм, = 0,186 Вт/ (м*К); другий шар - товщина 60 мм, = 0,0,93 Вт/ (м*К). Температура внутрішньої поверхні стінки 3200С, а зовнішньої поверхні ізоляції 400С. Визначити щільність теплового потоку крізь стінку 1 м паропроводу. Відповідь: 260 Вт/м 4. Стінка печі складається з двох шарів цегли: шамотної б1 = 0,23м і діатомітової б2 = 0,15 м. Температура внутрішньої поверхні стінки 13000С, навколишнього повітря 250С. Коефіцієнти тепловіддачі: димовий газ-стінка... 1 = 34,89 Вт/м2*К, стінка-повітря... 2 = 16,3 Вт/м2*К. Теплопровідність цегли: шамотної 1 = 1,155 Вт/м*К, діатомітової 2 = 0, 208 Вт/м*К. Визначити щільність теплового потоку крізь 1 м стінки, температуру на межі між шарами шамоту і діатоміту. Відповідь: q = 1632 Вт/м2, t2 = 12500С, t3 = 9300С 5. Визначити температури внутрішньої і зовнішньої поверхні стінки теплообмінного апарату, зовнішньої поверхні ізоляції. Температури: рідини в апараті 800С, зовнішнього повітря 100С. Апарат виготовлений із вуглецевої сталі. Для ізоляції біз = 50 мм. Коефіцієнт тепловіддачі: рідина - стінка апарату... 1 = 232 Вт/м2*К, поверхня ізоляції - повітря... 2 = 10,4 Вт/м2*К. Теплопровідність ізоляції 1 = 0,12 Вт/м*К. Відповідь: t2 = 79,40С, t3 = 79,40С, t4 = 22,40С. 6. Цегляна порожниста стінка має загальний опір теплопередачі Rо=0,667 м2*К/Вт. Чому дорівнює коефіцієнт теплопередачі стіни? Відповідь: 1,5Вт/м2*К 7. Визначити щільність теплового потоку, який втрачається 1 м неізольованого трубопроводу dзов/dвн 267/252 мм, прокладеному в закритому приміщенні. Температура пари 1700С, повітря в приміщенні 200С, теплопровідність сталі = 45 Вт/м*К. Коефіцієнт тепловіддачі: пара - стінка... 1 = 640 Вт/м2*К, стінка - повітря... 2 = 14 Вт/м2*К. Відповідь: 1700 Вт/м 8. По трубі діаметром 0,25 м, довжиною 5 м рухається гаряче повітря (середня температура 1500С). Середня температура стінки труби складає 3000С, середня швидкість повітря - 15 м/с. Визначити коефіцієнт тепловіддачі конвенцією до повітря. Відповідь: 34 Вт/м2*К 9. Визначити щільність теплового потоку випромінювання 1 м2 обмурівки печі (температура 500С). Ступінь чорноти цегляної кладки 0,93. Відповідь: q = 581,5 Вт/м2 10. Визначити приведений коефіцієнт випромінювання, якщо площа поверхні матеріалу, який сприймає тепло, 0,6м2, а площа поверхні, яка віддає тепло 2,8м2. Ступінь чорноти поверхні матеріалу і футерівки 0,8. Відповідь: 4,33 Вт/ (м2*К4) 11. Визначити коефіцієнт тепловіддачі випромінювання, якщо щільність теплового потоку, який передається випромінюванням від газу до 1м2 стінки, 4000 Вт/м2, а температури газів і стінки складають відповідно 8500С і 6000С. Відповідь: 16 Вт/м2*К 12. Визначити сумарний коефіцієнт тепловіддачі та тепловий потік поверхні сталевого теплообмінника висотою 2,8м, діаметром 2м. Теплообмінник розташований у приміщенні з габаритами Н - 4м, L-15м, В - 5м. Температура стінки апарату Т1 = 380К, температура повітря Т2 = 300К. Відповідь: L = 15.34 Вт/м2*К, Q = 29,3кВт. 13. В холодильнику необхідно понизити температуру від 900С до 400С. Кількість охолоджуючої рідини 10000кг/год при 3350 Дж/кг*к. Початкова температура охолоджуючої води 250С. Коефіцієнт теплопередачі 290 Вт/м2*К. Визначити необхідну площу поверхні теплообміну та витрату води у прямому і протетичному режимах. Відповідь: F1 = 68,3м2, F2 = 52м2, m = 40т/год 14. Визначити щільність теплового потоку, який втрачає обертова піч у навколишнє середовище, якщо: температура внутрішньої поверхні печі 14500С, зовнішньої поверхні корпусу 1000С, товщина корпусу 20мм, теплопровідність сталі 46,52 Вт/ (м*К), товщина футерівки 200мм, теплопровідність хромомагнезиту 1,49 Вт/ (м*К), товщина гарнисажу 150мм, теплопровідність гарнисажу 1,453 Вт/ (м*К). Відповідь: 5605 Вт/м2 15. Визначити тепловий потік випромінювання корпусом печі 5х185м у навколишнє середовище, якщо питома щільність теплового потоку 5,605 кВт/м2. Відповідь: Q = 16280 кВт 16. Визначити тепловіддачу неізольованої сталевої труби dзов/dвн 21/15 мм, якщо коефіцієнт тепловіддачі теплоносій - стінка труби... = 1168 Вт/м*К, стінка - повітря... = 1163 Вт/м*К, температура теплоносія 980С, навколишнього повітря 180С, теплопровідність стінки труби = 58,15 Вт/м*К. Відповідь: q = 60,5 Вт/м 17. В холодильнику необхідно охолодити рідину масою 10000кг/год від температури 600С до температури 300С, питома теплоємність рідини 2680 Дж/кг*К. Тепло передається воді, яка підігрівається від 250С до температури 320С. Коефіцієнт тепловіддачі від рідини до води К = 240 Вт/м2*К. Визначити витрати води і площу поверхні нагріву за проти річною схемою. Відповідь: mH2O= 27400 кг/год, F = 69,3м2 18. Сталева труба діаметром 100мм з температурою стінок 1270С прокладена в цегляному каналі розміром 0,28х0,35м з температурою стінок 270С. Визначити теплопередачу випромінювання з 1м труби за 1 год. Для сталі С1 = 4,2Вт/м2*К4, для цегли каналу С2 = 5,33Вт/м2*К4. Відповідь: Q = 797,5 МДж 19. Визначити товщину теплової ізоляції, виконаної з: альфою, шлакової вати. Питома втрата теплоти523 Вт/м2, температури поверхнею 7000С, 400С, коефіцієнти теплопровідності альфою 0,0302+0,000085t, коефіцієнт теплопровідності шлаковати 0,058+0,000145t. Відповідь: альфою - 77,8мм, шлаковати - 139мм 20. Для зменшення теплових втрат у навколишнє середовище необхідно ізолювати паропровід діаметром 44/50мм. Чи доцільно застосувати як ізоляцію азбест, якщо коефіцієнт тепловіддачі зовні ізоляції у навколишнє середовище 11,63 Вт/м*К? Відповідь: так, доцільно 21. Визначити коефіцієнт тепловіддачі вертикальної стінки висотою 2м до повітря, якщо середня температура стінки 1200С, а температура повітря на відстані від стінки 200С. Відповідь: L = 6,82 Вт/м2*К 22. Визначити теплові втрати від стінки розміром а=1м, в=2м, встановленої більшим розміром під кутом 600 до вертикалі, якщо температура поверхні тепловіддачі 800С, а температура повітря 100С. Відповідь: Q = 1073Вт 23. Визначити еквівалентний коефіцієнт теплопровідності та питомий тепловий потік крізь повітряний прошарок товщиною 30мм, якщо температура гарячої і холодної поверхонь стінок, між якими міститься повітря, дорівнює 1500С і 500С. Відповідь: q = 342 Вт/м2 24. Температура повітря, яке виходить із камери сушіння складає 600С, а температура мокрого термометра 500С. Визначити відносну вологість, волого вміст, тепловміст повітря після камери. Відповідь: = 60%, d = 8421кг, I = 280,8 кДж/кг сухого повітря 25. Визначити тепловий потік від зовнішніх поверхонь парових корпусів касетної установки ТВО, якщо: температура поверхні 800С, температура повітря в приміщенні 200С. Зовнішня поверхня сталева, відносна поглинаюча здатність її 0,93. Коефіцієнт теплообміну розрахувати за формулою:
Відповідь: q = 867 кВт/м2 26. Визначити коефіцієнт випромінювання, якщо щільність теплового потоку від газу до 1м2 стінки дорівнює q = 4000 Вт/м2, а температура газів і стінки складають відповідно 8500С, 6000С. Відповідь: 1,02 Вт/м2К 27. Визначити густину води, якщо вона перебуває в стані кипіння при температурі 2500С. Відповідь: 20кг/м3 28. Водяна пара перебуває під тиском 1000кПа і температурі 2200С. Визначити стан пари, її питомий об’єм, ентальпію. Відповідь: пара перегріта, V = 0,217м3/кг, і = 2875 кДж/кг 29. Стан пари 800 кПа, х = 0,94. Визначити питомий об’єм пари, температуру насичення, ентальпію. Відповідь: V = 0,226м3/кг,t = 170,40С, і = 2645,1 кДж/кг 30. Визначити стан водяної пари з температурою 1400С і питомим об’ємом V = 0,4м3/кг. Відповідь: пара волога, насичена, х=0,785 31. Визначити стан водяної пари, її питомий об’єм, ентальпію, густину, якщо тиск її 1500 кПа, температура 2000С. Відповідь: пара перегріта, V = 0,1324м3/кг, і = 2796 кДж/кг, =7,55 кг/м3 32. Визначити ступінь перегріву пари з тиском 500кПа, температурою 1800С. Відповідь: 28, 20С 33. Визначити за допомогою діаграми стан і параметри водяної пари при температурі 900С і тиску 30 кПа. Відповідь: пара перегріта, і = 2680 кДж/кг, S = 7,89 кДж/кг*К 34. Водяна пара масою 1 кг під тиском 1МПа при температурі 2000С нагрівається за сталим тиском до температури 3000С. Визначити кількість витраченої теплоти та роботу розширення пари. Відповідь: q = 223 кДж/кг, l = 52 кДж/кг 35. Визначити параметри сухої насиченої пари при температурі 1500С. Відповідь: р=0,476 МПа, і=2750 кДж/кг, S=6,8 кДж/кг*К 36. Водяна пара нагрівається ізобарно до 3500С від вихідного стану 400 кПа і температури 2500С. Як змінюються параметри пари? Відповідь: і = 200 кДж/кг, = 0,4 кДж/кг*К 37. Визначити ступінь сухості та температуру водяної пари після адіабатного розширення від стану сухої насиченої пари при температурі 1500С до тиску 200 кПа. Відповідь: t = 1200С, х = 0,946 38. Тиск пари в котлі складає 1,6 МПа. Визначити її температуру. Відповідь: 2000С 39. Тиск пари 0,4 МПа, ступінь сухості х = 0,9. Визначити ентальпію 1 кг пари. Відповідь: 2520 кДж/кг 40. Тиск насиченої пари 1 МПа, х = 0,9. Визначити значення t, і, S. Відповідь: t = 1780С, і = 748 кДж/кг, S =6,18 кДж/кг*К 41. Ентальпія вологої пари при р = 1,4 МПа дорівнює і = 2706,7 кДж/кг. Як зміниться ступінь сухості, якщо до пари підвести q = 37,7 кДж тепла при p = const? Відповідь: від х = 0,96 до х = 0,98 42. Для отримання 1 кг вологої пари при р = 1,6 МПа витрачено 2702,55 кДж тепла. Визначити ступінь сухості пари, її питомий об’єм, густину. Відповідь: х = 0,955, = 8,3 кг/м3. V = 0,122 м3/кг 43. Визначити об’єм перегрітої пари при р = 1,2 МПа і t = 3000С. Відповідь: 0, 2088 м3/кг 44. За умов попереднього прикладу визначити витрати тепла для отримання 1 кг пари із води, взятої при 00С (визначити ентальпію перегрітої пари). Відповідь: 3040 кДж/кг 45. У змішувальну камеру надходять два потоки повітря: перший - витрати m1 = 0,4 кг/с, t1 = 400С, = 45%, другий - m2 = 0,6 кг/с, t2 = 600С, = 30%. Визначити параметри суміші з використанням діаграми. Відповідь: t = 520С, = 37%, d = 32,4 г/кг 46. Повітря надходить в калорифер при температурі 200С та відносній вологості 60%, де підігрівається до температури 1500С. Відносна вологість гріючого агента сушіння на виході із сушарки 80%, волого вміст 33,8 г/кг сухого повітря. Визначити витрати повітря на випаровування 1 кг вологи та витрати тепла з використанням діаграми. Відповідь: l = 24,64 кг/кг вол., q = 3469 кДж/кг вол 47. Атмосферне повітря при температурі 250С та відносній вологості 70% підігрівається в калорифері до 1000С, надходить в камеру сушіння, з якої виходить при температурі 400С. Визначити кінцевий волого вміст, витрати повітря та тепла на 1 кг випареної вологи за допомогою діаграми. Відповідь: d = 38 г/кг с. пов, l = 42 кг/кг вол, q = 3374 кДж/кг вол 48. У трьох посудинах різної ємності міститься вода із різною температурою: 2 л - 600С, 6 л - 300С, 7 л - 400С. Яку температуру набуде вода, якщо злити її в одну посудину? Відповідь: 38,60С 49. У трьох посудинах різної ємності міститься розчин NaCl із різною температурою: 6 л - t = 300С, C = 3.35 кДж/кг*К...25% NaCl; 3 л - t = 800С, C = 3.77 кДж/кг*К...12,5% NaCl; 11 л - t = 600С, C = 3.98 кДж/кг*К...6,25% NaCl. Яку температуру набуде розчин, якщо всю рідину злити в одну ємність? Відповідь: 55,80С 50. Яка кількість теплоти необхідна для перетворення льоду масою 5 кг з температурою - 200С у пару з температурою 1000С? Відповідь: 1,53*104кДж Завдання до самостійної роботи Задачі 1. Маса 1м3 метану за певних умов складає 0,7 кг. Визначити густину та питомий об’єм метану, виходячи з тих самих умов. Відповідь: 2. Густина повітря за певних умов дорівнює 1,293 кг/м3. Визначити питомий об’єм, виходячи з тих самих умов. Відповідь: V = 0,773м3/кг 3. Тиск повітря згідно показанням ртутного барометра дорівнює 720 мм рт. ст. при 0оС. Перевести цей тиск у Паскалі. Відповідь: р =102660 Па = 102,7 кПа 4. Визначити абсолютний тиск пари в котлі, якщо манометр показує 0,245 МПа, атмосферний тиск за показаннями ртутного барометра складає B = 93325 Па (750 мм рт. ст) при t = 200С. Відповідь: р = 0,338 Па 5. Яка висота водяного стовпчика відповідає 10 Па? 6. Яка висота ртутного стовпчика відповідає 100 кПа? Відповідь: h = 750мм 7. Визначити абсолютний тиск у конденсаторі парової турбіни, якщо показання ртутного вакуумметра дорівнює 94 кПа (705 мм рт. ст), а показання ртутного барометра, приведене до 0оС, В0=99,6 кПа (747 мм рт. ст). Температура повітря на місцях розташування приладів t=20оС. Відповідь: =60 кПа 8. Ртутний вакуумметр, приєднаний до посудини, показує розрідження р = 56 кПа (420мм рт. ст) при температурі ртуті у вакуумметрі t = 200С. Тиск атмосфери по ртутному барометру В=102,4 кПа (768 мм рт. ст) при температурі ртуті t = 180С. Визначити абсолютний тиск в посудині. Відповідь: рабс=46,3 кПа 9. Тягомір, який приєднаний до газоходу парового котла, показує розрідження 780 Па. Визначити абсолютний тиск димових газів, якщо барометр показує В = 102658 Па (770 мм рт. ст) при t = 0оС. Відповідь: р=101870 Па (764,1 мм рт. ст) 10. Тягомір показує розрідження в газоході 412 Па (42 мм в. ст). Атмосферний тиск складає В = 100925 Па (757 мм рт. ст) при t= 150С. Визначити абсолютний тиск димових газів. Відповідь: р=100250 Па (751,96 мм рт. ст) 11. У газгольдер об’ємом V = 200 м3 подається газ по трубі діаметром d = 0,1 м із швидкістю 3 м/с. Питомий об’єм газу ν = 0,4 м3/кг. За який час газгольдер буде наповненим, якщо густина газу дорівнює 1,3 кг/м3? Відповідь: 4407 с 12. Визначити густину газу СО при р = 0,1 МПа, t = 150С. Відповідь: = 1.169 кг/м3 13. Визначити густину та питомий об’єм газу СО2 при нормальних умовах. Відповідь: н= 1,964 кг/м3, νн=0,509м3/кг 14. Визначити питомий об’єм кисню під тиском р=2,3МПа, при температурі t= 2800С. Відповідь: v =0,0625 м3/кг 15. Густина повітря в нормальних умовах н= 1,293 кг/м3. Яку густину має повітря під тиском р=1,5 МПа при температурі t=200С? Відповідь: = 17,82 кг/м3 16. Визначити масу СО2 у посудині з об’ємом V = 4м3 при t=800С. Тиск газу згідно манометру складає 0,04 МПа. Барометричний тиск В = 103990 Па. Відповідь: М = 8,6 кг 17. В циліндрі з рухомим поршнем перебуває 0,8 м3 повітря під тиском р=0,5 МПа. Як повинен змінитися об’єм, щоб при підвищенні тиску до 0,8 МПа температура повітря не змінилася? Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |