20 задач

Вариант № 12

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА
Задача № 1. Состав продуктов сгорания 2 кг бензина карбюраторного ДВС в киломолях следующий:
компоненты    CO    СO2    N2    Н2O    O2
N, кмоль    0,0001    0,1488    0,9714    0,1412    0,0451

Задача № 2. В политропном процессе от 2 киломолей углекислоты отведено наружу 6 МДж теплоты. Начальное давление составляло р1=0,32 МПа, температура – Т1=450 К. В процессе температура уменьшилась на 100 ºС. Определить показатель политропы, начальные и конечные параметры газа, изменение внутренней энергии и энтальпии, работу углекислоты. Показатель адиабаты k=1,29, молярная изохорная теплоёмкость углекислоты  . Схематично изобразить этот процесс на p-v диаграмме с нанесением основных термодинамических процессов.
Задача № 3. Поршневой компрессор должен подавать в течении часа 100 м3 воздуха при давлении 4 бар и температуре 20 ºС  и  20 м3 воздуха при давлении 40 бар и той же температуре. Определить число ступеней компрессора, его мощность, расход воды в холодильниках при её нагреве на 16 ºС. Показатель политропы принять равным 1,25; начальное состояние воздуха: температура -  , давление -  .
Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. По трубе диаметром 500 мм течет воздух со скоростью 10м/с. Средние температуры по длине трубы: воздуха - 3000С, стенки – 80С. Используя критериальное уравнение теплоотдачи, определить потери теплоты на единицу длины трубы. Насколько они изменятся при уменьшении скорости воздуха в 2 раза?
Задача № 2. Определить количество теплоты, переданной через 1 м2 плоской оребренной стенки из алюминия, если общая площадь поверхности ребер равна 10 м2, поверхности между ребрами – 0,5 м2, толщина стенки – 5 мм, коэффициент эффективности ребер составляет 0,95, а коэффициент теплоотдачи теплоносителей на неоребренной и оребренной сторонах, соответственно, равны 140 Вт/(м2•К) и 330 Вт/(м2•К) при температурах теплоносителей 900С и 200С. Какое количество теплоты передавала бы стенка при отсутствии ребер?

Вариант № 13
Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задача № 1. Определить диаметр дымовой трубы для отвода продуктов сгорания 60 кг мазута за 1 час. Температура продуктов сгорания на выходе равна 4500С, давление – 1,09 бар, плотность продуктов сгорания при нормальных условиях (рну = 760 мм рт. ст., tну = 00С) равна 1,24 кг/м3, скорость газов в трубе принять 4,5 м/с. При сгорании 1 кг мазута получается 24,0 кг дымных газов.
Задача №2. В политропном процессе температура увеличивается в 5 раз, а объём уменьшается в 3 раза. Чему равен показатель политропы, где на p-v диаграмме расположен этот процесс (по отношению к основным термодинамическим процессам). Подводом или отводом теплоты сопровождается этот процесс?
Задача № 3. Мольный состав продуктов сгорания 1 кг бензина в авиационном моторе следующий:
компонент    СO2    N2    Н2O    O2
кол-во киломолей    0,0712    0,4883    0,0725    0,0215
Температура этих газов на выхлопе равна 7000С. Определить процент тепловых потерь с уходящими газами, если теплотворная способность бензина равна 43,96 МДж/кг.
Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Электропровод диаметром 12 мм необходимо изолировать каучуковой изоляцией. Определить толщину изоляционного слоя, при условии максимальной отдачи теплоты от провода к воздуху. Коэффициент теплопроводности каучука  , а коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции воздуху  .
Задача № 2. По неизолированному трубопроводу диаметром 220/230 мм, проложенному на открытом воздухе, протекает вода со средней температурой t1 = 95 0С, температура окружающего воздуха t2 = -10 0С. Определить потери теплоты на 1 м длины трубопровода и температуры на внутренней и внешней поверхностях этого трубопровода, если коэффициент теплопроводности материала трубы равен  , коэффициентом теплоотдачи воды стенке трубы   и трубы окружающему воздуху  . Указание – т.к.  , то расчёт производить по формулам для плоской стенки.

Вариант № 32

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задача № 1. В баллоне емкостью 40 л находится кислород при давлении 125 кг/см2 по манометру; его температура 270С. Определить массу кислорода и его удельный объем. Атмосферное давление – 760 мм рт. ст.
Задача № 2. Определить изменение энтропии 1 кг воздуха в политропном процессе с показателем политропы   при изменении температуры от 00С до 5000С. Изобразить процесс в р–v и Т-S координатах.
Задача № 3. Определить КПД и удельную работу цикла Отто, если р1=1 бар, t1=100C, р3=60 бар, р4=3,2 бар (свойства рабочего тела принять неизменными и соответствующими свойствами воздуха). Насколько изменятся определяемые величины, если расширение продолжить до давления 1 бар?
Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной   с коэффициентом теплопроводности   и слоя строительного войлока с коэффициентом теплопроводности  . Температура внешней поверхности кирпичного слоя  =1300С, а внешней поверхности войлочного слоя  =300С. Определить температуру плоскости соприкосновения слоёв   и толщину войлочного слоя   при условии, что тепловые потери в стенке камеры не превышали  .
Задача № 2. Трубы с наружным диаметром 20 мм и длиной 2 м расположены в пучке с разбивкой по вершинам равностороннего треугольника (длина стороны 60 мм). Снаружи трубы омываются воздухом, нагретым до 3000С и движущимся вдоль труб со скоростью 10 м/с. Используя критериальные уравнения, определить средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к трубам.

Вариант № 11

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задача № 1. Определить диаметр воздуховода для подачи 8000 кг/час воздуха при абсолютном давлении 0,15 МПа и температуре 250С. Скорость воздуха в воздуховоде равна 5 м/с. Как изменится диаметр, если давление подачи возрастет до 4,0 МПа при той же температуре?
Задача № 2. Продукты сгорания с газовой постоянной 290,1 кДж/(кг•К) поступают в атмосферу с избыточным давлением 0,1 бар и температурой 4000С. Сравнить плотность продуктов сгорания на выхлопе ив камере сгорания, если давление и температура в камере сгорания равны 8,8 бар и 9800С? Атмосферное давление считать равным 1 бар.
Задача № 3. Из суживающегося сопла в атмосферу с давлением 1 бар вытекает воздух. Давление воздуха перед соплом равно 1,5 бар, температура – 400 0С. Известны коэффициент скорости   и площадь выходного сечения, равная 6 см2. Определить скорость истечения и массовый расход. Газовая постоянная воздуха  , показатель адиабаты  .
Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Паропровод диаметром   покрыт слоем тепловой изоляции толщиной  ; коэффициент теплопроводности стенки трубы  , а изоляции -  . Температура внутренней поверхности паропровода  , наружной поверхности изоляции -  . Найти тепловые потери на 1 м паропровода и температуру поверхности паропровода под изоляцией  .
Задача № 2. Трубчатый воздухоподогреватель производительностью 10 т/час изготовлен из стальных труб с внутренним и внешним диаметрами 55 и 58 мм. Внутри труб течет газ со средней температурой 2000С, коэффициент теплоотдачи  . Определить площадь поверхности нагрева, если разность температур воздуха на входе в нагреватель и на выходе из него составляет 3000С.