ЗАВДАННЯ ДО КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ПО ВИКОНАННЮ ЗАВДАНЬ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

Контрольна робота повинна виконуватись після вивчення студентом теоретичного матеріалу.

Студенту видається індивідуальне завдання, згідно якому він вирішує шість задач.

При виконанні контрольної роботи необхідно врахувати такі вимоги:

1. Обов’язково записати умову задачі.

2. Рішення супроводжувати коротким поясненням, в якому вказати, яка величина визначається, які величини підставляються в формулу (із умови задачі, з довідника, визначена раніше).

3. Графічний матеріал необхідно виконувати чітко в масштабі на міліметровому папері.

Після рішення задач необхідно провести короткий аналіз одержаних результатів і зробити необхідні висновки. В кінці роботи необхідно дати список використаної літератури.

 

ЗАДАЧА 1.Суміш газів, яка складається з М1 кіломолів вуглекислого газу і М2 кіломолів азоту з початковими параметрами р1 = 5 МПа і Т1 = 2000 К, розширюється до кінцевого об’єму . Розширення здійснюється по ізотермі, по адіабаті і по політропі з показником n. Визначити газову сталу суміші, її масу, кінцеві параметри суміші, роботу розширення, теплоту процесу, зміну внутрішньої енергії, ентальпії та ентропії. Дати таблицю результатів та їх аналіз. Показати процеси в pv- та Ts-координатах.

Дані, необхідні для рішення задачі, вибрати з таблиці 1.

Контрольні запитання:

1. Суть першого закону термодинаміки та його математичний вираз.

2. Закон Дальтона для газових сумішей.

Таблиця 1 – Варіанти завдань до першої задачі контрольної роботи

Остання цифра шифру М1 М2 Передостан­ня цифра шифру n
кмоль
0,1 0,9 1,12
0,2 0,8 1,16
0,3 0,7 1,27
0,4 0,6 1,25
0,5 0,5 1,21
0,6 0,4 1,3
0,7 0,3 1,33
0,8 0,2 1,36
0,9 0,1 1,38
0,5 0,5 1,35

ЗАДАЧА 2. В циклі двигуна з ізохорно-ізобарним підводом теплоти на початку стиску тиск р1 і температура Т1. Степінь стиску ε, степінь підвищення тиску λ, степінь попереднього розширення ρ (вибрати з табл. 2).

Визначити параметри робочого тіла в характерних точках циклу, роботу циклу, його термічний к.к.д. та зміну ентропії окремих процесів циклу.

За робоче тіло прийняти повітря. Теплоємність прийняти постійною.

Побудувати на “міліметрівці” в масштабі цей цикл в pv- та Ts-координатах.

Контрольне запитання:

В чому суть другого закону термоди­наміки? Навести його математичний вираз.

Таблиця 2 – Варіанти завдань до другої задачі контрольної роботи

Остання цифра шифру Р1,Мпа Т1, К Передостан­ня цифра шифру
0,1 1,4 1,2
0,09 1,5 1,3
0,08 1,6 1,4
0,1 1,7 1,5
0,08 1,8 1,6
0,09 1,6 1,5
0,08 1,7 1,4
0,1 1,5 1,3
0,09 1,3 1,2
0,08 1,4 1,4

 

ЗАДАЧА 3. Компресор всмоктує V м3⁄год повітря при тиску р1, температурі t1 і стискує його до р2.

Визначити: температуру стисненого повітря на виході з компресора, об’єм стисненого повітря, роботу і потужність, витрачену на стиск повітря.

Розрахунок провести для ізотермічного, адіабатного та політропного стиску повітря. Показник політропи прийняти n = 1,3. Необхідні дані вибрати з таблиці 3.

Контрольне запитання:

Приведіть термодинамічне обґрунтування багатоступеневого стиску газів в компресорі.

Таблиця 3 – Варіанти завдань до третьої задачі контрольної роботи

Остання цифра шифру V, м3⁄год Р1, МПа Передостан­ня цифра шифру T1, ºС Рz, МПа
0,10 0,80
0,09 0,85
0,08 0,90
0,09 0,95
0,10 1,00
0,08 1,05
0,07 1,10
0,09 1,15
0,10 1,20
0,08 1,25

ЗАДАЧА 4. Один кг водяної пари з початковими параметрами р1 і х1 ізотермічно розширюється, при цьому до нього підводиться теплота q. Користуючись is-діаграмою, визначити параметри кінцевого стану пари, роботу розширення, зміну внутрішньої енергії, ентальпії та ентропії. Вирішити задачу, якщо розширення здійснюється ізобарно. Зобразити процеси в pv- та Ts-координатах.

Необхідні дані для рішення задачі вибрати з таблиці 4.

Контрольні запитання:

1. В якому процесі (t = Const або p = Const) при заданих x, p, q робота буде більша і чому?

2. Як визначити температуру вологої пари, якщо відомий її тиск р і степінь сухості х по is-діаграмі.

Таблиця 4 – Варіанти завдань до четвертої задачі контрольної роботи

Остання цифра шифру Р1, МПа x1 Передостан­ня цифра шифру q
3,0 0,97
3,5 0,96
4,0 0,95
4,5 0,94
5,0 0,98
6,5 0,92
6,0 0,91
7,0 0,95
6,5 0,97
8,0 0,93

ЗАДАЧА 5. Визначити втрати теплоти з l метрів горизонтально розташованої циліндричної труби, яка охолоджується вільною течією повітря, якщо відомий зовнішній діаметр труби d, температура труби tcт і температура повітря в приміщенні tп. Необхідні дані взяти з таблиці 5.

Контрольне запитання:

Якими безрозмірними критеріями визначається конвективна тепловіддача та яка фізична суть цих чисел подібності?

Таблиця 5 – Варіанти завдань до п’ятої задачі контрольної роботи

Остання цифра шиф­ру tст, ºС l, м Передостан­ня цифра шифру d, мм tп, ºС
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0

Продовження таблиці 5.

2,2
2,5
3,0
3,5

ЗАДАЧА 6. Визначити необхідну поверхню рекуперативного теплообмінника, в якому вода нагрівається гарячими газами. Розрахунок провести для прямоточної і протиточної схеми. Показати графіки зміни температур теплоносіїв вздовж поверхні теплообміну. Теплообмінник виготовлений із сталевих труб з товщиною стінки мм, коефіцієнт теплопровідності сталі Вт/м·К. Стінку вважати чистою з обох сторін. Необхідні дані вибрати з табл. 6.

Контрольне запитання:

Поясніть фізичну суть коефіцієнтів тепловіддачі і теплопередачі. Від яких факторів залежить їх величина?

Таблиця 6 – Варіанти завдань до шостої задачі контрольної роботи

Остання цифра шифру , Вт/м2К , Вт/м2К Mв, кг/год , ºС Передостан­ня цифра шифру , ºС , ºС , ºС