ТАБЛИЦЯ ВАРІАНТІВ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ШОСТКИНСЬКИЙ ІНСТИТУТ

СУМСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Кафедра процесів та обладнання хімічних виробництв

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

для організації самостійної роботи і варіанти індивідуального завдання

з дисципліни «Теоретичні основи теплотехніки»

для студентів спеціальності 6.0902 - «Інженерна механіка»

Розробив ст. викладач _______к.т.н. Закусило Р.В.

1 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ

ІНДИВІДУАЛЬНОГО ЗАВДАННЯ

Згідно навчального плану студенти виконують одне індивідуальне завдання охоплюючи розділи технічної термодинаміки, теплопередачі, термодинамічних циклів. Обсяг роботи полягає: три задачі і три питання по технічній термодинаміці і теплопередачі; три задачі і три питання по аналізу термодинамічних циклів теплових машин.

Розв'язуючи задачі і відповідаючи на питання необхідно дотримуватися свого варіанта. Роботи, які виконані не за своїм варіантом не рецензуються. Номер варіанту відповідає порядковому номеру в журналі групи. Номер задач і питань відповідні варіантам, які вказані в «Таблиці варіантів».

Умови задач і формулювання контрольного питання повинні бути переписані повністю. Розв'язування задач супроводжується практичним поясненням і докладними розрахунками. При розрахувати будь - якої величини необхідно словами вказати, яку величину визначають і за якою формулою.

Необхідно вказати одиниці величин, які задані в умовах задач, також ті, які отримали в результаті їх розв'язання.

Відповіді на контрольні запитання повинні бути стислими і вичерпними.

При розв'язуванні задач і в відповіді на питання застосовувати тільки міжнародну систему одиниць (СІ). Контрольна робота виконується в зошиті, в кінці, якої студент записує список використаної літератури. Для поміток рецензента на кожній сторінці зошита необхідно залишити поля. На обкладинці зошита вказати назву предмета, П.І.Б., номер варіанта і номер групи.

ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ ВИКОНУЮТЬСЯ ЗГІДНО З МЕТОДИЧНИМИ ВКАЗІВКАМИ ТА КОНТРОЛЬНИМИ ЗАВДАННЯМИ ДЛЯ СТУДЕНТІВ ПРОФЕСІЙНОГО НАПРЯМКУ 6.0902 - «ІНЖЕНЕРНА МЕХАНІКА», ЯКІ ПРИВОДЯТЬСЯ.

ТАБЛИЦЯ ВАРІАНТІВ

Методические указания к выполнению задач

1. В задачах 1 — 10 рабочим телом считать идеальный газ с постоянной теплоемкостью. Значения теплоемкостей принимать согласно данным, полученным на основе молекулярно-кинетической теории и приведенным:

Пример пользования этими данными.

Пусть имеем идеальный кислород О₂.

Молекулярная масса μ_О2 =32 кг/кмоль.

Массовая теплоемкость кислорода при постоянном объеме

2. При решении задач 1 —10, 17 и 18 значения газовой постоянной R и молекулярной массы ц газов следует брать из табл. 1. Приложения.

3. Задачи 11 — 15 следует решать с помощью is-диаграммы. В is-диаграмме каждая точка, характеризующая состояние водяного пара, определяется двумя параметрами. Например, любая точка в области перегретого пара будет определена, если известны р и t; р и v; i и р и т. д., в области влажного насыщенного пара — р и х; v и х; р и s и т. д.

4. В задачах 11, 13 и 15 изменение внутренней энергии определяют по формуле Δu = u₂ — u₁, где u₂ = i₂– p₂ v₂; u₁ = i₁– p₁ v₁

5. В задачах 11, 13 и 15 работу определяют по формуле l=q - Δu, а количество теплоты — в зависимости от процесса.

При р = const q = i₂ — i₁

При 7"= const q = T(S₂ — S₁)

При и = const q = du.

6. Задачи 19 и 20, посвященные паротурбинным установкам, необходимо решать с помощью is-диаграммы.

7. При решении задач 3б - 37 содержание (%) СO₂ и SO₂ в сухих газах при полном сгорании топлива определяют по формулам:

8. При решении задач 38—40 значения энтальпии углекислоты (cv)co₂ азота (си)_N2, водяных паров (си)_H20 и воздуха (си)_в следует взять из табл. 2 приложения.

9. При решении задач 42, 41—50 могут возникнуть затруднения, связанные с определением энтальпии пара и воды. Необходимо знать, что энтальпию перегретого пара (i_n.n) определяют по is-диаграмме или по таблицам перегретого пара (по известным давлению и температуре перегретого пара). Энтальпию котловой (кипящей) воды (i_к.в =i')находят по табл. 3 приложения по заданному давлению в котельном агрегате, а энтальпию питательной воды (i_n.в =i')— по табл. 4 приложения по заданной температуре воды.

10.В задачах 51—54 расход охлаждающей воды (W) для конденсатора, поверхность охлаждения (F_К) конденсатора и количество теплоты (Q), отдаваемой конденсирующим паром в конденсаторе, определяют по формулам:

Энтальпию пара в конденсаторе (i_к) и энтальпию пара, поступающего из отбора (i_n), находят по формулам:

Энтальпию пара при начальных параметрах пара (i_о) определяют по is-диаграмме. Энтальпию пара при адиабатном расширении пара от начального состояния до давления в отборе турбины (i_n.а) и от давления отбора до давления в конденсаторе (i_к.а) находят по is-диаграмме по заданным давлению в отборе (р_п) и конденсаторе (р_к). Энтальпию кон­денсатора ( i'_к =i' ) и температуру насыщенного пара (t_n) определяют по табл. 3 приложения по заданному давлению пара в конденсаторе.

11. В задачах 55—60 мощность и расход пара паровых турбин с отбором пара определяют по формуле

Задачи

1. 2 кг кислорода с начальным давлением p₁ — 6 МПа и начальной температурой t₁ = 17°С расширяются до конечного давления р₂ = 0,1 МПа. Определить объем кислорода в начале и в конце расширения и работу расширения.

2. 4 кг воздуха с начальным давлением p₁ = 1,2 МПа и начальной температурой t₁ = - 10°С сжимаются адиабатно до конечного давления p₂ = 0,2 МПа. Определить объем и температуру воздуха в конце сжатия, работу сжатия и изменение внутренней энергии, если показатель адиабаты k = 1,4.

3. В закрытом сосуде емкостью V = 2m³ находится газ, состоящий по массе из углекислого газа С0₂ - 35 %, азота N₂ = 60 % и кислорода О₂ = 5%, под давлением p₁ = 0,6 МПа и температуре t₁ = 50°С. Газ нагревается до температуры t₂ = 140°С при постоянном давлении. Определить объемный состав, удельную газовую постоянную, среднюю молекулярную массу, массу газа и количество теплоты, затраченной на нагрев газа.

4. В закрытом сосуде емкостью V= 1,2 м² находится газ, состоящий по объему из и Н₂ = 15 %, углекислого газа С0₂ = 15 % и азота N₂ = 70 %, под давлением p₁ = 0.2 МПа и температуре t₁ = 20°С. К газу подведена теплота Q = 170 кДж при постоянном давлении. Определить массовый состав, удельную газовую постоянную, среднюю молекулярную массу, массу газа и конечную температуру газа.

5. В сосуде емкостью V = 0,8 м³ содержится азот под давлением р₁ =3 МПа и при температуре t₁ = 80°С. Определить количество теплоты, которое следует отвести от азота, чтобы понизить его давление при постоянном объеме до p₂ = 0,3 МПа, и массу азота, вводящегося в сосуде.

6. 2 кг воздуха с начальным давлением р₁ = 0,12 МПа и начальной температурой t₁ = 20°С сжимаются при постоянном давлении до удельного объема V₂ = 0,05 м³ /кг. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха.

7. 1 кг воздуха с начальным давлением p₁ = 0,2 МПа и начальной температурой t₁ = 60°С сжимается политропно до конечной температуры t₂ = 520°С. Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха, если показатель политропы n = 1, 35.

8. В одноступенчатом компрессоре сжимается политропно воздух до конечного давления р₂ = 0,6 МПа. Начальная температура воздуха t₁ = 17°С и давление р₁ = 0,2 МПа. Определить конечную температуру воздуха и работу, затраченную на сжатие 1 кг воздуха, если показатель политропы n = 1,25.

9. В одноступенчатом компрессоре сжимается адиабатно двуокись углерода до давления р₂ = 0,5 МПа. Начальная температура двуокиси углерода t₁ = -5°С и давление p₁ = 0,1 МПа. Определить работу, затраченную на сжатие 1 кг двуокиси углерода, и конечную температуру двуокиси углерода, если показатель адиабаты k = 1,28.

10. 1 кг воздуха с начальным давлением p₁ = 0,1 МПа и начальной температурой t₁ =20 °С сжимается политропно до конечного давления p₂ = 1 МПа, Определить работу сжатия, изменение внутренней энергии и количество отведенной теплоты от воздуха, если показатель политропы n = 1,3.

11. Перегретый водяной пар с начальным давлением p₁ = 0,1 МПа и начальной температурой t₁ = 230°С сжимается изотермически до степени сухости Х₂ = 0,85. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, количество отведенной теплоты от пара, изменение внутренней энергии и работу сжатия. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

12. До какого давления должно быть произведено дросселирование перегретого водяного пара с начальным давлением p₁ = 10 МПа и начальной температурой t₁ = 400°С, чтобы удельный объем пара увеличился в 1,5 раза. Определить уменьшение температуры при дросселировании, изменение удельной энтропии и потерю работоспособности 1 кг пара, приняв низшую температуру в рассматриваемой системе 30°С. Изобразите тепловой процесс в is-диаграмме.

13. Водяной пар с начальным давлением p₁ = 5 МПа и начальной температурой t₁ = 350 °С расширяется адиабатно до давления р₂ = 0,01 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

14.В пароперегреватель котельного агрегата поступает влажный пар в количестве 18 кг/с. Определить сообщаемое пару часовое количество теплоты Q, необходимое для перегрева пара до t = 560 °С, если степень сухости пара перед входом в пароперегреватель х = 0,98, а давление пара в пароперегревателе = 12 МПа. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

15. Влажный пар с начальным давлением p₁ = 6 МПа и степенью сухости x = 0,9 расширяется изотермически до давления p₂ =0,5 МПа. Определить параметры пара в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, количество переданной теплоты пару и работу расширения. Изобразить тепловой процесс в is-диаграмме.

16. Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при v = const определить количество подведенной теплоты q₁ полезную работу l и термический к. п. д. цикла η_t, если количество отведенной теплоты q₂ = 500 кДж/кг и показатель адиабаты k= 1,4. Изобразить цикл в pv-диаграмме.

17. Определить для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты параметры (р, v, T) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к. п. д. цикла, если начальное давление p₁ =0,12 МПа, начальная температура t₁ = 25 °С, степень сжатия ε =18, степень повышения давления λ = 1,5, степень предварительного расширения p = 1.6 и показатель адиабаты k = 1,4. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в pv-диаграмме.

18. В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р = const начальное давление p₁ =0,12 МПа, начальная температура t₁ = 10 °С, степень сжатия ε = 12, степень предварительного расширения р = 2,0 и показатель адиабаты k= 1,4. Определить параметры (Т) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к. п. д. цикла. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в pv-диаграмме.

19. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина с начальным давлением пара p₁ = 5 МПа и температурой t₁ = 400 °С. Определить удельный расход пара и термический к. п. д. цикла, если давление в конденсаторе р₂ = 4 кПа. Изобразите цикл в Ts-диаграмме.

20. Паротурбинная установка работает по регенеративному циклу с начальным давлением пара р₁ = 2МПа, температурой t₁ = 350 °С и давлением в конденсаторе р₂. = 4 кПа. Пар для регенеративного подогрева питательной воды отбирается при давлении р_о = 0,2 МПа. Определить термический к. п. д. цикла. Изобразите цикл в Ts-диаграмме.

21. В камере для хранения скоропортящегося сырья хлебозавода установлены плоские охлаждающие батареи, в которых циркулирует водный раствор хлорида натрия (рассол). Определить плотность теплового потока от воздуха к рассолу, если температура в холодильной камере t₁ = 4 °С, средняя температура рассола t_ж = - 5 °С, коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке батареи а₁ = 25 Вт/ (м² К), от рассола к стенке а₂ = 5000 Вт/(м² • К), коэффициент теплопроводности стальной стенки λ.= 50 Вт/(м К) и толщина стенки δ = 1.5 мм.

22. Определить плотность теплового потока от воздуха к водному раствору хлорида кальция (рассолу), циркулирующему в плоской батарее камеры хранения скоропортящегося сырья хлебозавода, если стенка батареи покрылась слоем льда толщиной δ₂ = 5 мм. Температура в холодильной камере t_к = 4 °С, средняя температура рассола t_ж = - 5 °С, коэффициент теплоотдачи от воздуха ко льду ά₁ = 10 Вт (м² К), коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке ά₂ = 5000 Вт/(м² К), коэффициент теплопроводности льда λ= 2,25 Вт/(м К), коэффициент теплопроводности стальной стенки λ₁ = Вт/(м К) и толщина стенки δ₁ = 1,5 мм.

23. Плоская кирпичная стенка хлебопекарной печи с одной стороны омывается продуктами сгорания топлива с температурой t₁ = 1300 °С, а с другой — воздухом помещения с температурой t₂ = 20 °С. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией равны соответственно ά₁ = 150 Вт/(м² К) и ά₂ = 50 Вт/(м² К). Коэффициент теплопроводности стенки λ = 0,6 Вт/(м К), толщина стенки δ = 755 мм. Кроме теплоотдачи конвекцией со стороны продуктов сгорания на стенку падает лучистый тепловой поток, часть которого q_луч = 10³ Вт/м² поглощается поверхностью стенки. Определить плотность теплового потока сходящего через стенку.

24. Какую среднюю температуру должен иметь пар в рубашке аппарата, чтобы при расходе теплоты на процесс Q = 180 кДж/с поддерживать температуру продукта t₂ = 90 °С? Площади контакта стенок аппарата с продуктом и паром, находящимся в рубашке, F = 2 м². Толщина стальной стенки аппарата δ = 3 мм, коэффициент теплопроводности λ = 50 Вт/(м К), коэффициент теплоотдачи от пара к стенке ά₁ = 10 000 Вт/(м² К) и коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту ά₂ = 2000 Вт/(м² К).

25. Какую площадь оребрения нужно сделать, чтобы в 10 раз увеличить поток теплоты от горячей воды, проходящей в плоском нагревателе площадью F= 1 м² к воздуху помещения с температурой t₂ = 20 °С? Средняя температура горячей воды t₁ = 90 °С, коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке нагревателя ά₁ = 4000 Вт/(м² К), коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху помещения ά₂ = 50 Вт/(м² К), толщина стенки δ =2 мм, коэффициент теплопроводности λ =50 Вт/(м К) и коэффициент эффективности ребер равен 1.

26. Варочный котел с медной шарообразной чашей внутренним диаметром d₁ = 590 мм н толщиной стенки δ=1 мм окружен рубашкой, в которой проходит сухой перегретый пар со средней температурой t₁ = 160 °С. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке чаши ά₁ = 10 000 Вт/(м² К), коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту ά₁ = 5000 Вт/(м² К), температура продукта в чаше котла t₂ = 100 °С, коэффициент теплопроводности меди λ₁ = 384 Вт/(м К). Определить, сколько теплоты поступает от пара на процесс варки.

27. Варочная чаша котла окружена стальной шарообразной рубашкой внутренним диаметром d₁ = 630 мм и толщиной стенки δ =2 мм. В полости между чашей и рубашкой проходит сухой перегретый пар со средней температурой t₁ = 160 °С. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке рубашки ά₁ = 10 000 Вт/(м² К), коэффициент теплоотдачи от рубашки к воздуху помещения ά₂ = 25 Вт/(м² К), температура в помещении t₂ = 20°С, коэффициент теплопроводности стали λ =45 Вт/(м К). Определить потерн теплоты через стенку рубашки в окружающую среду.

28. Определить поверхность теплоэлектронагревателя (ТЭНа) индивидуального парогенератора производительностью D = 0,03 кг/с для увлажнения среды хлебопекарной печи с элекрообогревом, если разность температур между поверхностью ТЭНа и кипящей водой Δt = 4 °С, коэффициент теплоотдачи а = 12000 Вт/ (м² К), теплота парообразования г = 2230 кДж / кг.

29. 20 кг воды, находящейся в котле, нагревают на газовой плите. Через 2 ч после начала кипения объем воды уменьшился вдвое. Определить количество теплоты, поступающей в котел, и температуру дна котла со стороны пламени, если диаметр дна котла d = 600 мм, толщина металла δ₁ = 1,5 мм, толщина накипи δ₂ = 0,25 мм, коэффициент теплопроводности металла λ₁ = 50 Вт/ (м К), коэффициент теплопроводности накипи λ₂ = 0,5 Вт/(м К), температура дна котла со стороны кипящей воды t_ст = 105 °С и теплота парообразования r = 2256 кДж/кг.

30. На какой глубине в земле нужно проложить коллектор для трубопровода горячей воды, чтобы температура в нем не понижалась ниже 0 °С, даже при температуре поверхности земли t₂ = - 45 °С, если поверхностная плотность теплового потока (потери теплоты) от крышки коллектора к поверхности земли составляет q = 15 Вт/м², коєффициент теплоотдачи от среды коллектора к его бетонной плоской крышке ά₁ = 25 Вт/ (м² К), коэффициент теплоотдачи от поверхности земли к воздуху ά₂ = 35 Вт/ (м² К) толщина бетонной крышки коллектора δ₁ = 150 мм, коэффициент теплопроводности бетона λ₁ = 0.28 Вт/(м К) и коэффициент теплопроводности земли λ₂ = 0.66 Вт/(м К).

31. Определить высшую теплоту сгорания рабочей массы, приведенную влажность, приведенную зольность, приведенную сернистость и тепловой эквивалент каменного угля марки А, если состав его рабочей массы: С^р=63,8 %, Н^р = 1,2 %, S^p_n = 1,7 %, N^p=0,6 %, О^p = 13 %. А^е = 22,9%, W^p = 8,9%.

32. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы каменного угля Г. если состав его горючей массы: С^г = 77%, Н^г = 5,7%, S_л^г = 9,7%; N^r = l,3%, О^p = 6,3 %, зольность по сухой массе А^с = 33 % и влажность рабочая W^p = 6 %.33.

33. Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы бурого угля марки Б2, если состав его рабочей массы: С^р = 28,7%, Н^р = 2,2%, S_л^р = 2,7%, N^p = 0,6%, О^р = 8,6%, А^р = 25,2%, W^p = 32%.

34. Определить объем продуктов полного сгорания на выходе из топки, необходимый для сгорания 1 кг каменного угля марки К состава: С^р = 54,7%, Н^р = 3,3%, S_л^р = 0.8%. N^p = 0,8%, О^р=4,8%, А^р = 27,6 %, W^p = 8,0%. Коэффициент избытка воздуха ά_т = 1,3.

35. Определить объем продуктов полного сгорания на выходе из топки, необходимый для сгорания 1 м³ природного газа состава: СО₂ = 0,2%, СН₄ = 98,5%, С₂Н₆ = 0,2%, С₃Н₈ = 0,1 %, Н₂ =1,0%. Коэффициент избытка воздуха в топке ά_т = 1,15.

36. Определить объем сухих газов и содержание СО₂ и SO₂ в них, получаемых при полном сгорании 1 кг бурого угля марки БЗ состава: С^р = 37,3%, Н^р = 2,8%, S ^р_л = 1%, N^p = 0.9%, O^p = 10,5%, A^p = 29,5%, W^p = 18,0%. Коэффициент избытка воздуха в топке ά_т = 1,3.

37. Определить объем сухих газов и содержание СО₂ и SO₂ в них, получаемых при полном сгорании 1 кг каменного угля марки Д состава: О^р = 58,7%, Н^р = 4,2%, S^р_л = 0,3%, N^p = l,9%,O^p=9,7%,A^p=13,2%, W^p=12,0%. Коэффициент избытка воздуха в топке ά_т = 1,3.

38. Определить энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха ά_т = 1, образовавшихся при полном сгорании 1 кг каменного угля марки А состава: С^р = 63,8%, Н^р = 1,2%, S^р_л = 1,7%, N^p = 0,6%, O^p = l,3%, А^р = 22,9%, W^p = 8,9%, если известно, что температура газов на выходе из топки v_т = 1100 °С.

39. Определить энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха ά_т = 1, образовавшихся при полном сгорании 1 м³ природного газа состава: СО₂ = 0,2 %, СН₄ = 98,2 %, С₂Н₆ = 0,4 %, С₃Н₈ = 0,1 %, С₄Н₁₀ = 0,1 %, N₂=1,0 %, если известно, что температура газов на выходе из топки v_т = 1100 °С.

40. Определить энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха ά_т =1, образовавшихся при полном сгорании 1 кг бурого угля марки БЗ состава: С^р = 37,3 %, Н^р = 2,8 %, S^р_л = 1 %, N^p = 0,9%, О^р = 10,5%, А^р = 29,5%, W^р = 18%, если известно, что температура газов на выходе из топки v_т = 1000°С. 41.

41. В топке котла сжигается каменный уголь марки Т состава: С^р = 62,7%, Н^р = 3,2%, S^р_л = 2,8%; N^p = 0,9 %, О^р = 1,7 %, А^р = 23,8%, W^p = 5 %. Определить (в кДж/кг и %) потери теплоты с уходящими из котлоагрегата газами, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом ά_ух = 1,4, температура уходящих газов на выходе из последнего газохода v_yx = 160°С, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода v_r.yx = 4.95 м³/кг, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении,с_r.yx = 1.415 кДж/(м³ К), температура воздуха в котельной t_в = 30 °С, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении с_р.в = 1,297 кДж/(м³К) и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 4%.

42. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 7,22 кг/с сжигается, малосернистый мазут состава: О^р = 84,65 %, Н^р = 11,7%, S рл = 0.3%, О^р = 0,3%, А^р = 0,05%., W^р = 3%. Определить (в %) теплоту, полезно использованную в котлоагрегате, если известны расход натурального топлива В = 0,527 кг/с, давление перегретого пара P_пп = 1,4 МПа, температура перегретого пара t_пп = 275°С, температура питательной воды t_пп = 100 °С, непрерывная продувка Р = 4% и температура подогрева мазута t_т = 90 °С.

43. В топке котла сжигается природный газ состава: С0₂ = 0,2 %, СН₄ = 98,2 %, С₂Н₆ = 0,4 %, С₃Н₈ = 0,1 %, C₄H₁₀ = 0,1 %, N₂= 1,0%. Определить (в %) потерю теплоты с уходящими из котлоагрегата газами, если известны коэффициент воздуха за котлоагрегатом ά_ух = 1,3, энтальпия продуктов сгорания J_ух = 3300 кДж/кг, температура воздуха в котельной t_в = 30°С, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении С_рв = 1.297 кДж/(м³ К) и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 4%.

44. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 5,6 кг/с сжигается бурый уголь марки БЗ состава: С^р = 37,3 %, Н^р = 2,8%, S^р_л = 1,0%, N^p = 0,9%, С^р= 10,5%, А^р = 29,5 %, W^p = 18%. Определить к.п.д. брутто котельного агрегата, если известны расход условного топлива B_y = 0,57 кг/с, давление перегретого пара t_пп = 4 МПа, температура перегретого пара t_nn = 450 °С, температура питательной воды t_пв = 140 °С и величина непрерывной продувки Р = 4 %.

45. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 3,9 кг/с сжигается природный газ состава: С0₂ = 1,2%, СН₄ = 91,9 %, С₂Н₆ = 2,1 %, С_зН₈= 1,3 %, С₄Н₁₀ = 0,4 %, С₅Н₁₀ = 0,1 %, N₂ = 3%. Определить расход натурального и условного топлива, если известны к.п.д. брутто котлоагрегата η_к^бр_а = 89 %, видение перегретого пара p_пп - 1,4 МПа, температура перегретого пара t_пп = 280°С, температура питательной воды t_пв = 100 °С и величина непрерывной продувки p = 3 %.

46. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D= 1,8 кг/с сжигается каменный уголь марки Д состава: С^р = 58,7 %, Н^р = 4,2%, S^р_л = 0,3%, N^р = 1,9%, О^р = 9.7%, А^р = 13,2%, W^p =12,%. Определить к.п.д. брутто котлоагрегата, расход натурального топлива и расчетный расход топлива, если известны давление перегретого пара р_пп = 4 МПа, температура перегретого пара t_пп = 450°С, температура питательной воды t_пв =100 °С, величина непрерывной продувки Р = 4 %, потери теплоты с уходящими газами q₂ = 6,5 %, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃ = 0,5 %, потери теплоты отмеханической неполноты сгорания топлива q₄ = 4% и потери теплоты в окружающую среду q₅= 0,5%.

47. Определить площадь колосниковой решетки, которую необходимо установить над вертикально-водотрубным котлом паропроизводительностью D = 6,1 кг/с, работающим на каменном угле марки Т состава: С^р = 62,7%, Н^р =3,1%, S^р_л = 2,8%, N^p = 0,9%, O^p=l,7%, A^p = 23,8 %, W^p = 5%, если известны давление перегретого пара р_пп = 4 МПа, температура перегретого пара t_nп = 430 °С, температура питательной воды t_nв = 140°С, к.п.д. брутто котлоагрегата η_к^бр_а = 88 %, величина непрерывной продувки Р = 4 % и тепловое напряжение площади колосниковой решетки Q/R = 1150 кВт/м².

48. Определить объем топочного пространства, предназначенного для вертикально-водотрубного котла паропроизводительностью D = 13,8 кг/с, при работе на каменном угле марки А состава: С^р =63,8%, Н^р =1,2%, S^р_л =1,7%, N^p = 0,6%, О^р= 1,3%, А^р = 22,9%, W^p= 8,9%, если известны давление перегретого пара р_пп = 1,4 МПа, температура перегретого пара t_nп = 280°С, температура питательной воды е_пв = 100°С, к.п.д. брутто котлоагрегата η_к^бр_а = 87%, величина непрерывной продувки Р = 3% и тепловое напряжение топочного объема Q/V_т= 470 кВт/м³.

49. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 7,05 кг/с сжигается природный газ состава: СО₂ = 0,8%, СН₄ = 84,5%, С₂Н₆ = 3,8%, СзН₈ = 1,9%, С₄Н₁₀ = 0,9%, С₆Н₁₂ = 0,3%, N₂ = 7,8%. Определить тепловое напряжение топочного объема и к.п.д. топки, если известны давление перегретого пара р_пп = 1,4 МПа, температура перегретого пара t_nп = 280°С, температура питательной воды t_nв = 130°С, к.п.д. брутто котлоагрегата η_к^бр_а = 90%, величина непрерывной продувки Р = 4%, объем топочного пространства V_т = 64 м, потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃ = 1,0% и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 1,0%.

50. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D = 2,5 кг/с сжигается каменный уголь марки Д состава: С^р = 58,7%, Н^р = 4,2%, S^р_л = 0,3%, N^p =l,9%, О^р = 9,7%, A^р=13,2%, W^p=12,0%. Определить тепловое напряжение площади колосниковой решетки и к.п.д. топки, если известны давление перегретого пара р_пп = 4 МПа, температура перегретого пара t_nп = 450°С, температура питательной воды t_nв = 140°С, к.п.д. брутто котлоагрегата η_к^бр_а = 88%, величина непрерывной продувки р = 3%, площадь колосниковой решетки R = 12,0 м², потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива q₃ = 0,8% и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 4,2%.

51. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении р_п = 0,4 МПа работает при начальных параметрах пара р_о = 4 МПа, t_o = 250°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 4кПа. Определить поверхность охлаждения конденсатора, если известны расход конденсирующего пара D_к = 6 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) η'_оі = 0,74, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) η"_oi= 0,76, средний температурный напор в конденсаторе Δt_cp = 10°C и коэффициент теплопередачи k = 4 кВт/(м К). Изобразить процесс расширения пара в турбине в is - диаграмме.

52. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении р_п = 0,3 МПа работает при начальных параметрах пара р_о = 4 МПа, t₀ = 425°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 4 кПа. Определить расход охлаждающей воды для конденсатора турбины, если известны внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) η'_оі =0,73, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) η"_oi = 0,75, расход конденсирующего пара D_к = 7,5 кг/с, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t'_в = 10°С и температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора t"_в = 22°С. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is - диаграмме.

53. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении р_п = 0,2 МПа работает при начальных параметрах napa р₀ =3,5 МПа, t_o = 435°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 3,5 кПа. Определить расход охлаждающей воды для конденсатора турбины, если известны расход конденсирующего пара D_к = 7,0 кг/с, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t'_в = 11 °С, температура выходящей воды на 5 °С ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе и внутренние относительные к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого.имения (после отбора) η'_оі = η"_oi = 0,78. Изобразить процесс расширения пара в турбине is - диаграмме.

54. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении р_п = 0.2 МПа работает при начальных параметрах пара р₀ = 3,5 МПа, t_o = 435°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 4 кПа. Определить количество теплоты, отдаваемой конденсирующим паром в конденсаторе турбины, если известны расход конденсирующего пара D_к = 8,5 кг/с и внутренние относительные к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого давления (после отбора) η'_оі = η"_oi = 0,8. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

55. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара р₀ = 4 МПа, t₀ = 430°C и давлении пара в конденсаторе Р_к = 4 кПа, имеет один промежуточный отбор пара при давлении р_п = 0,4 МПа. Определить эффективную мощность турбины, если известны расход пара на турбину D = 8 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) η'_оі = 0,74, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) η"_oi = 0,76, мимический к. п. д. турбины η_м = 0,98 и доля расхода пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство а_п = 0,5. Изобразить процесс расширения вара в турбине в is -диаграмме.

56. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара р₀ = 3 МПа, t₀ = 380°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 5 кПа, обеспечивает отбор пара D_п = 5 кг/с при давлении р„ = 0,4 МПа. Определить расход пара на турбину, если известны эффективная мощность турбины N_e = 8000 кВт, внутренние относительные к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого явления (после отбора) η'_оі = η"_oi = 0,79 и механический к.п.д. турбины η_м = 0,98. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is - диаграмме.

57. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах пара р_о = 3,5 МПа, t₀ = 350°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 4 кПа, обеспечивает отбор пара D_п = 4 кг/с при давлении р_п = 0,4 МПа. Определить удельный эффективный расход пара на турбину, если известны эффективная мощность турбины N_e = 6000 кВт, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) η'_оі = 0,78, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) η"_oi = 0,79 и механический к.п.д. турбины η_м = 0,98. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

58. Конденсационная турбина, работающая при начальных параметрах пара р_о = 3 МПа, t_o = 420°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 4 кПа, имеет один промежуточный отбор пара при давлении р_п = 0,4 МПа. Определить электрическую мощность турбогенератора, если известны расход пара на турбину D = 10 кг/с, внутренние относительные к.п.д. части высокого давления (до отбора) и части низкого давления (после отбора) η'_оі = η"_oi = 0,78, механический к.п.д. турбины η_м = 0,8, к.п.д. электрического генератора η_г = 0,98 и доля расхода пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство, а_п = 0,4. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

59. Турбина с регулируемым производственным отбором пара, работающая при начальных параметрах napa p_o = 4 МПа, t_o = 425°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 3,5 кПа, обеспечивает отбор пара D_n =6 кг/с при давлений р_п = 0,3 МПа. Определить эффективную мощность турбины, если известны расход пара на турбину D =12 кг/с, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) η'_оі =0,74, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) η"_oi = 0,75 и механический к.п.д. турбины η_м =0,98. Изобразить процесс расширения пара в турбине в is - диаграмме.

60. Конденсационная турбина, работающая при начальных параметрах пара р₀ = 3 МПа, t_o = 380°С и давлении пара в конденсаторе р_к = 3 кПа, имеет один промежуточный отбор пара при давлении р_п = 0,5 МПа. Определить количество пара, отбираемого из промежуточного отбора на производство, если известны эффективная мощность турбины N_e = 5400 кВт, внутренний относительный к.п.д. части высокого давления (до отбора) η'_оі =0,73, внутренний относительный к.п.д. части низкого давления (после отбора) η"_oi = 0,75, расход пара на турбину D = 9 кг/с и механический к.п.д. турбины η_м = 0,98 Изобразить процесс расширения пара в турбине в is-диаграмме.

Вопросы

1. Приведите определение идеального и реального газа. Основные законы идеальных газов.

2. Какими основными параметрами характеризуется состояние рабочего тела? Приведите уравнения состояния идеального газа для 1 кг, т кг, 1 кмоль газа.

3. Приведите определение удельной газовой постоянной и универсальной газовой постоянной, в каких единицах они выражаются и физический смысл газовой постоянной.

4. Приведите определение удельной, объемной и мольной теплоемкостей. Истинная и средняя теплоемкости. Напишите уравнение количества теплоты через среднюю теплоемкость.

5. Что такое теплоемкость при постоянном давлении и теплоемкость при постоянном объеме? Почему теплоемкость газа при постоянном давлении больше теплоемкости при постоянном объеме?

6. Что понимается под внутренней энергией идеального и реального газов? Является ли внутренняя энергия функцией состояния или процесса?

7. Приведите уравнение работы в произвольном процессе и покажите, что работа является функцией процесса.

8. Что такое термодинамическая система, равновесное и неравновесное состояния, равновесный и неравновесный процессы? Приведите определение обратимого и необратимого процессов.

9. Сформулируйте первый закон термодинамики и приведите его аналитическое выражение. Что называется энтальпией и как она определяется?

10. В чем сущность второго закона термодинамики? Приведите основные формулировки второго закона термодинамики.

11. Изобразите процесс парообразования pv-диаграмме и объясните характерные линии области и точки на полученной диаграмме.

12. Изобразите процесс парообразования в Ts- и is-диаграммах и объясните характерные линии и области на полученной диаграмме.

13. Что такое процесс дросселирования? Как изменяются параметры идеального и реального газа при дросселировании?

14. Изобразите нa pv -, Ts - и is - диаграммах изохорный и изотермический процессы превращения влажного насыщенного водяного пара в перегретый и приведите необходимые пояснения.

15. Приведите аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов в изолированной системе.

16. Почему цикл Карно является самым эффективным из всех возможных циклов в пределах одних и тех же температур.

17. Изобразите в pv- и Ts - диаграммах цикл Ренкина. Какие существуют методы повышения экономичности паротурбинной установки? Как определяется термический к. п. д. цикла Ренкина?

18. Изобразите в Ts - диаграмме идеальный цикл паровой компрессорной холодильной установки. Что такое холодильный коэффициент?

19. Изобразите в pv - и Ts - диаграммах цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты и приведите описание этого цикла.

20. Какими основными параметрами характеризуется цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты и как они определяются?

21. Как определяется средний температурный напор и поверхность теплопередачи в теплообменных аппаратах в случаях прямотока и противотока?

22. Сформулируйте основной закон теплопроводности (закон Фурье) и приведите его математическое выражение. Что называется температурным градиентом и коэффициентом теплопроводности и как они определяются?

23. Приведите основной закон конвективного теплообмена. Как определяется коэффициент теплоотдачи и от каких величин он зависит?

24. Приведите критериальные зависимости в общем виде для конвективного теплообмена при свободной и вынужденной конвекции.

25. Опишите сущность процесса лучистого теплообмена. Сформулируйте основные законы теплового излучения: Планка, Стефана - Больцмана и Кирхгофа.

26. В чем отличие излучения газов от излучения твердых тел? Для чего применяются экраны и какими свойствами они должны обладать?

27. Приведите выражении теплового потока для теплопроводности через плоскую и цилиндрическую однослойную и многослойную стенки.

28. Что называется теплопередачей? Приведите уравнение теплопередачи для плоской стенки Объясните физический смысл коэффициента теплопередачи.

29. Какие существуют виды теплообмена между телами? Какие особенности каждого из этих видов? Как определить коэффициент теплопередачи для однослойной плоской стенки?

30. Что называется теплообменным аппаратом? Приведите уравнение теплового баланса и теплопередачи теплообменных аппаратов. Как определяется среднелогарифмический температурный напор независимо от схемы «прямоток» или «противоток»?

31. Составы твердого, жидкого и газообразного топлива. Какие элементы топлива являются горючими, а какие внутренним и внешним баластом? Как определить состав горючей массы топлива, зная состав рабочей массы?

32 Что называют теплотой сгорания топлива? Как определяют теплоту сгорания топлива экспериментальным путем?

3З. Что такое приведенная влажность W_np, приведенная зольность А_пр и приведенная сернистость S_np топлива и как их определяют? При каких значениях W_np и А_пр топлива считают маловлажными и малозольными?

34. Что называют высшей и низшей теплотой сгорания топлива? Как определить значение низшей теплоты сгорания для твердого, жидкого и газообразного топлива аналитическим путем? Как по известному значению низшей теплоты сгорания определить значение высшей теплоты сгорания топлива?

35. Какое топливо называют условным? Как осуществляется пересчет расхода натурального топлива на условное? Что такое тепловой эквивалент топлива и как его определяют?

36. Как определяют теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг твердого, жидкого и 1 м³ газообразного топливу? Что называют коэффициентом избытка воздуха и каковы его значения для различных видов топлива?

37. Состав продуктов сгорания топлива. Какие газы содержатся в продуктах полного и неполного сгорания топлива?

38. Как определяют энтальпию продуктов сгорания, воздуха и золь?

39. Что называют теоретической температурой горения топлива и как ее определяют?

40. Изобразите J v-диаграмму для продуктов сгорания и опишите ее назначение.

41. Изобразите схему котельного агрегата с естественной циркуляцией воды и приведите ее описание.

42. Приведите схемы и дайте краткую характеристику слоевого и факельного способов сжигания топлива.

43. Тепловые характеристики слоевых и камерных топок и их определение.

44. Опишите назначение, устройство и принцип действия водяного экономайзера.

45. Опишите назначение, устройство и принцип действия пароперегревателя и воздухоподогревателя.

46. Какие процессы протекают в котельном агрегате при превращении в нем воды в перегретый пар? Как называют поверхности нагрева, в которых происходят эти процессы?

47. Приведите уравнение теплового баланса котельного агрегата и объясните, как определяют составляющие теплового баланса.

48. Чем характеризуется экономичность котельной установки? Как определяют коэффициент полезного действия брутто котельного агрегатного?

49. Потеря теплоты с уходящими из котельного агрегата газами, ее определение. Основные меры по ее уменьшению.

50. Как определяют расход натурального топлива и расчетный расход топлива в котельном агрегате?

51. Основные преимущества паровых турбин перед другими тепловыми двигателями. Что называют активными и реактивными ступенями паровой турбины?

52. Изобразите в is - диаграмме действительный процесс расширение пара в одноступенчатой активной паровой турбине и опишите принцип ее действия.

53. Изобразите в is - диаграмме действительный процесс расширения пара в одноступенчатой реактивной паровой турбине и опишите принцип ее действия. Что называют степенью реактивности ступени турбины?

54. Чем характеризуется экономичность паровой турбины? Как определяют внутренний относительный к. п. д. паровой турбины?

55. Что называют эффективной мощностью паровой турбины и как ее определяют? Приведите формулы для определения секундного расхода пара на конденсационную турбину с отбором пара.

56. Изобразите схему поверхностного конденсатора паровой турбины и опишите его назначение, устройство и принцип действия.

57. Приведите уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи конденсатора паровой турбины. Как определить поверхность охлаждения конденсатора?

58. Изобразите принципиальную схему конденсационной электростанции (КЭС) и опишите ее устройство и принцип действия.

59. Изобразите принципиальную схему теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и опишите ее устройство и принцип действия.

60. Чем оценивается экономичность работы электрической станции? Как определяют к.п.д. брутто КЭС и ТЭЦ?

Поиск по сайту: