Определить коэффициент теплоотдачи

Решение. Средний коэффициент теплоотдачи при конденсации на пучке оребренных труб определяем по формуле (2.62)

a_пр=ae_рn^-0,167

где

Теплофизические свойства R22 при t_{н =}81^°C определяем по приложению z =1,7602×10⁵ Дж/кг; остальные параметры m_ж =2,295×10^-4 Па×с; l_ж =0,0826 Вт/(м×К);

r¹ =1176 кг/м³ определяем при t_ср =0,5 (t_H+t_c) =0,5(81+29)=30^°С.

Теплопроводность меди

Коэффициент эффективности ребра находим по формуле Е_р=thmh¢/mh¢

Определяем теплофизические свойства R22 по приложению при t_H =20^°С.

Z =188,41 10³ Дж/кг; d =90,12 10^-4 Н/м; r¹ =1213 кг/м³; r⁴ =38,760 кг/м³; l_ж =0,082 Вт/(м× К); m_ж =2,383×10^-4 Па×с; g_т =0,197×10^-7м²/с

q=a_tDt;

a_t =0,2×1,955^-0,25×10^-3×3666× Dt ^-0,25=2866 Dt ^-0,25

q =128,95× Dt ^-0,25× Dt =128,95 Dt ^0,75

Dt ^0,75= q =950=0,325; Dt =0,325^1/0,75=0,223

t_H-t_C =0,223; t_c=t_H -0,223=20-0,223=19,76

Термодинамика

Задача1.1. Определить абсолютное давление в ресивире нересорной установки, если присоединенный к нему манометр подключает 0,3 Ма. Барометрическое давление по ртутному барометру составляет 240 мм рт.ст. при температуре ртути 20⁰С.

Решение: Для решения задачи необходимо перевести давление, измеренное по ртутному барометру в давление, выраженное в паскалях, и учесть температурную поправку.

Приведем показания барометра к 0⁰С по следующему соотношению

Р₀=Р(1-0,000172t),

Где Р₀ - барометрическое давление, приведенное к 0⁰С;

Р - действительное давление при температуре воздуха 20⁰;

0,000172 – коэффициент объемного расширения ртути.

Р₀ = 740(1-172·10^-6·20)=737,45 мм. рт. ст.=98,3 кПа

Тогда абсолютное давление воздуха в ресивере

Р₀ = Р₀+Р_и=98,3+300=398,3 кПа.

Задача1.7. Для производства газосварочных работ привезли баллон с кислородом емкостью 40 л. Определить время расхода и массу израсходованного кислорода, если производительность горелки 1280 л/ч при абсолютном давлении 100 кПа и температуре 20⁰С, а избыточное давление в баллоне снизилось с 15 до 0,4 МПа.

Решение. Определяем абсолютное давление кислорода в баллоне до и после сварочных работ по формуле Р_а =Р_б+Р_и, так как параметром является только абсолютное давление.

Количество израсходованного кислорода определяется как разность кислорода, которая содержалась в баллоне до начала сварочных работ и после работ.

Δm=m₁-m₂= - = (Р₁ - Р₂)= (15·10⁶-0,4·10⁶)=7,67 кг

За 1 час израсходовано

m_t= = =1,68 кг/ч

Время расхода кислорода

t= = =4,5 ч

Задача 2.1. Определить массовый состав сухого воздуха, его удельную газовую постоянную, кажущуюся относительную молекулярную массу и плотность при абсолютном давлении 110 кПа и температуре 20% кислорода и 79% азота.

Решение. Между массовыми и объемными составами газовой смеси существует зависимость

Кажущуюся молекулярную массу газовой смеси можно определить по формуле 2.11

м_см= )= ₀М₀+ _NМ_N=0,21·32+0,79·28=28,84

Тогда

g_N= ·М_N/М_см=0,79 ·28/28,84=0,767

g₀=1-g_N=1-0,767=0,233

Удельная газовая постоянная смеси определяется по формуле 2.14

R_см=8314,3/М_см=8314,3/28,84=288,3 кДж/(кг·K)

Плотность газовой смеси определяем из формулы

_см = = =1,182 кг/м³.

Задача 3.1 Вычислить количество теплоты необходимой на нагревани е при постоянном давлении р=100 кПа,60 м³ воздуха от 10° до 500°С. Задачу решить в трех вариантах:

а) считая зависимость теплоемкости от температуры криволиней­ной;

б) пользуясь формулой линейной зависимости средней теплоемкос­ти воздуха от температуры;

в) полагая, что теплоемкость не зависит от температуры.

Решение. Количество теплоты, необходимое на нагревание воздуха, исходя из криволинейной зависимости теплоемкости от температуры определяем по следующей формуле, полученной на основании уравнений (3.7)и(3.8)

Если использовать при решении задачи объемные теплоемкости, то нужно найти объем воздуха при нормальных условиях (Р0=101325 Па и Т0=273,15 К). Можно определить массу воздуха и при­менить массовые теплоемкости.

Определяем массу воздуха по уравнению

Из приложения 1 выбираем средние изобарные массовые теплоем­кости от 0 до 10 и от 0 до 500°С.

В случае линейной зависимости теплоемкости от температуры формула для определения количества теплоты будет выглядеть

а при постоянной теплоемкости

Во второй случае использовали уравнения (.3.6), (3.8) и при­ложение 2, а в третьем-(3.1),. (3.8).и таблицу 3.1.

Задача 3.2. В котел-утилизатор поступают дымовые газы с температурой I200°С следующего объемного состава: С0₂=12%; О₂=6%,N=74%; пары воды H2O=8% при давлении 200 кПа. Определить количество подаваемой теплоты нагреваемой воде, если температура газов при выходе из котла 200°С, кпд котла – 70% и расход дымовых газов 10

Решение. Определяем количество теплоты, отведенной от дымовых газов по уравнению

где V_o - объём газовой смеси при нормальных условиях;

- объемные доли отдельных компонентов дымовых газов.

Из уравнения состояния для m кг идеального газа необходим объем дымовых газов при нормальных условиях

Среднюю теплоемкость газов, входящих в состав дымовых газов берем из приложения I

Задача 4.1. В закрытом помещении, объемом V= 150 м^э находится воздух при давленииР=100 кПа и температуре t1=5 °С. Через некоторое время, температура воздуха повышается до 30°С. Определить ка-. кое количество теплоты сообщено воздуху, изменение внутренней энер­гии, и энтальпии воэдуха,его конечное давление.

Решение. Нагревание воздуха протекает при постоянном, объеме, т.е. процесс изохорный. Из уравнения 4.3. Определяем конечное давление

В связи с тем, что температура повышается незначительно, теп­лоемкость воздуха можно считать постоянной.

Задача 4.2. При изобарном расширении углекислого газа темпера­тура его уменьшилась от 300 до 50°С. Определить доли теплоты, зат­раченной на изменение внутренней энергий и на совершение работы.

Решение: В изобарном процессе подведенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение работы, и уравне­ние первого закона термодинамики принимает вид:

Чтобы определить доли теплоты на изменение внутренней энергии и на совершение работы разделим данное уравнение на q

Величина определяет ту долю всей теплоты, которая превращается в работу расширения.

Так для С0₂ при изобарном процессе

То

Принимая К=1.29 для С0₂, получаем

Следовательно, в изобарном процессе 22,5% теплоты превращается в работу, а 77,5 %расходуется на изменение внутренней энергии.

Задача 4.3 В охлаждаемом компрессоре изотермно сжимается V₀=60 м³/ч воздуха до давления 0.6 МПа, определить затраченную мощность на сжатие и часовой расход охлаждающей воды m_t компрессора, если вода нагревается при этом на10°С.

Решение. Определяем мощность, затраченной на сжатие 60 м³/ воздух. Для изотермного сжатия

В изотермическом процессе вся затраченная работа на сжатие превращается в теплоту, которая отводится охлаждающей водой

, тогда

Поиск по сайту: