7. Политропный процесс

7.1. Работа политропного процесса (Дж):

7.2. Теплота политропного процесса (Дж):

7.3. Изменение внутренней энергии политропного процесса (Дж):

7.4. Изменение энтальпии политропного процесса:

7.4.1. Изобарная теплоёмкость ср (Дж/(кг К)) и конечная температура T2 (К)

политропного процесса:

7.4.2. Изменение энтальпии (Дж):

7.5. Изменение энтропии политропного процесса:

7.5.1. Теплоёмкость политропного процесса сn (Дж/(кг К)):

7.5.2. Изменение энтропии (Дж/К):

Результаты расчётов

Работа процесса (Дж)

Теплота процесса (Дж)

Изменение внутренней энергии (Дж)

Изменение энтальпии (Дж)

Изменение энтропии (Дж/К)

Задача 2

Исходные данные

Расход газа через компрессор (м³/мин) -

Начальная температура газа (К) -

Молекулярная масса газа (кг/кмоль) -

Показатель политропы -

Конечная температура политропного сжатия (К) -

Начальное давление газа (Па) -

Показатель адиабаты газа (справочн.) -

Расчёт

1. Конечное давление при политропном сжатии (Па).

2. Работа сжатия компрессора

2.1. Газовая постоянная воздуха (кДж/кг К).

2.2. Массовый расход газа (кг/с).

2.2. Работа сжатия (кВт).

3. Работа привода компрессора равна располагаемой работе (кВт).

4. Количество отводимой теплоты - теплота процесса (кВт).

4.1. Изохорная теплоёмкость газа (кДж/(кг К))

4.2. Теплоёмкость воздуха в политропном процессе (кДж/(кг К))

4.3. Теплота процесса (кВт)

5. Теоретическая мощность привода компрессора равна

располагаемой работе выраженной в кВт.

Результаты расчёта

Конечное давление (Па) -

Работа сжатия (кВт) -

Работа привода компрессора (кВт) -

Количество отведённой теплоты (кВт) -

Теоретическая мощность привода (кВт) -

Задача 3

Исходные данные

Внутренний и наружный диаметры трубы (м) -

Коэффициент теплопроводности трубы (Вт/(м К)) -

Температура газа в трубе (⁰С) -

Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке (Вт/(м^{2 0}С)) -

Температура охлаждающей воды снаружи (⁰С) -

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде (Вт/(м^{2 0}С))-

Расчёт

1. Определение коэффициента теплопередачи через цилиндрическую стенку (Вт/(м ⁰С)).

2. Определение линейной плотности теплового потока (Вт/м)

3. Температура наружной поверхности трубы (⁰С)

4. Температура внутренней поверхности трубы (⁰С)

5. Коэффициент теплопередачи при наличии слоя накипи толщиной 2мм

с коэффициентом теплопроводности 0.8 Вт/(м ⁰С)

6. Линейная плотность теплового потока с накипью (Вт/м)

7. Температура наружной поверхности трубы при наличии накипи (⁰С)

Результаты расчёта

Коэффициент теплопередачи (Вт/(м ⁰С)).

Линейная плотность теплового потока (Вт/м).

Температура наружной поверхности трубы (⁰С).

Температура внутренней поверхности трубы (⁰С).

Коэффициент теплопередачи при наличии накипи (Вт/(м ⁰С)).

Линейная плотность теплового потока при наличии накипи (Вт/м).

Температура наружной поверхности трубы при наличии накипи (⁰С).

Задача 4

Исходные данные

Горизонтальная труба охлаждается свободным потоком воздуха.

Температура стенки трубы (⁰С) -

Температура воздуха в помещении (⁰С) -

Наружный диаметр трубы (м) -

Лучистым теплообменом пренебречь

Физические свойства воздуха при t = (tc + tв)/2:

- критерий Прандтля -

- кинематический коэффициент вязкости (м²/с) -

- температурный коэффициент объёмного расширения (1/⁰С) -

- коэффициент теплопроводности (Вт/(м ⁰С)) -

Расчёты

1. Определение критерия Грасгофа

2. Определение режима движения воздуха и коэффициентов в критериальном уравнении

по произведению Грасгофа на Прандтль

3. Определение критерия Нуссельта

4. Определение коэффициента теплоотдачи от трубы к воздуху (Вт/(м^{2 0}С))

5. Определение линейной плотности теплового потока (Вт/м)

Результаты расчёта

Критерий Грасгофа

Коэффициенты критериального уравнения

(справочн.)

Критерий Нуссельта

Коэффициент теплоотдачи (Вт/(м^{2 0}С))

Линейная плотность теплового потока (Вт/м)

Задача 5

Исходные данные

Лучистый теплообмен между двумя параллельными пластинами

при отсутствии и наличии экрана.

Температура поверхности 1-ой пластины (К) -

Температура поверхности 2-й пластины (К) -

Степень черноты поверхности 1-й пластины -

Степень черноты поверхности 2-й пластины -

Степень черноты поверхности экрана (с обеих сторон)

Коэффициент излучения абсолютно черного тела (Вт/(м² К⁴)) -

Расчёт

1. Приведённая степень черноты поверхностей пластин

2. Плотность лучистого потока между пластинами (Вт/м²)

3. Приведённая степень черноты системы с экраном

4. Плотность лучистого потока в системе с экраном (Вт/м²)

Результаты расчёта

Плотность лучистого потока без экрана (Вт/м²) -

Плотность лучистого потока с экраном (Вт/м²) -

4. ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Соотношение между единицами физических величин (работы, энергии и количества тепла) подлежащими изъятию, и единицами СИ

Величина	Дж	кДж	эрг	кг м	Втч	кал	ккал
1 Дж	1	10-3	107	0,102	2,78. 10-4	0,239	2,39. 10-4
1 кДж	10-3	1	1010	102	0,278	239	0,239
1 эрг	10-7	10-10	1	1,02. 10-8	2,78.10-11	2,39.10-8	2,39. 10-11
1 кгм	9,81	9,81.10-3	9,81. 107	1	2,73. 10-3	2,34	2,34.10-3
1 Вт ч	3,6 . 103	3,6	3,6. 1010	367	1	859	0,859
1 кал	4,1868	4,1868.10-3	4,1868. 107	0,427	1,16. 10-3	1	10-3
1 ккал	4,1868. 103	4,1868	4,1868.1010	427	1,16	103	1

Приложение 2. Соотношение между единицами давления

Величина	Н/м2	бар	Тех. атм.	Физ. атм.	Мм рт. ст.	Мм вод. ст.
1 Н/м2=Па	1	10-5	1,02.10-5	9,87.10-6	7,5.10-3	0,102
1 бар	105	1	1,02	0,987	750	1,02.10-4
1 тех. атм	9,81.104	0,981	1	0,968	735,6	104
1 физ. атм	1,013.105	1,013	1,0332	1	760	1,0332.104
1 мм рт. ст.	133,3	133,3.10-5	1,36.10-3	1,31.10-3	1	13,6
1 мм вод. ст.	9,81	9,81.10-5	10-4	0,968.10-4	7,356.10-2	1

Приложение 3.. Средняя объемная теплоемкость двух- и трехатомных газов, водяных паров и влажного воздуха (d = 10 г/кг при p = const), кДж/м³

T, 0С	С ' N 2	C ' co 2	C ' н2о	С ‘ ВОЗД
0	1,29	1,591	1,492	1,318
100	1,295	1,712	1,507	1,322
200	1,301	1,795	1,522	1,33
300	1,308	1,865	1,545	1,34
400	1,316	1,925	1,565	1,355
500	1,326	1,995	1,584	1,368
600	1,338	2,045	1,614	1,38
700	1,353	2,094	1,642	1,397
800	1,361	2,139	1,672	1,413
900	1,38	2,178	1,693	1,423
1000	1,39	2,212	1,721	1,435
1100	1,405	2,241	1,75	1,449
1200	1,415	2,272	1,771	1,461
1300	1,422	2,3	1,8	1,47
1400	1,435	2,318	1,828	1,481
1500	1,433	2,357	1,845	1,494
1600	1,453	2,362	1,872	1,508
1700	1,46	2,381	1,895	1,515
1800	1,465	2,396	1,921	1,521
1900	1,474	2,42	1,945	1,528
2000	1,482	2,426	1,956	1,535
2200	1,507	2,445	1,984	1,548
2400	1,516	2,47	2,005	1,56

Приложение 4.. Теплофизические свойства некоторых газов

Газы	t, 0С	, Вт/м.К	, кг/м3	сР, кДж/кг.К	а. 106 м2/с	. 105 м2/с	Pr
Азот	0	0,0243	1,250	1,030	18,87	1,363	0,722
Водород	0	0,1721	0,0899	14,192	134,9	9,571	0,71
Кислород	0	0,0247	1,429	0,915	18,89	1,354	0,717
Оксид углерода	0	0,0233	1,250	1,039	17,9	1,33	0,741
Углекислый газ	0	0,0146	1,977	0,815	9,1	0,71	0,782
Гелий	0	0,141	0,2	5,20	1,356.104	19,52	0,702

Примечание.

 - коэффициент теплопроводности,  - плотность,  - кинематический коэффициент вязкости, с_р – изобарная теплоемкость, а – коэффициент температуропроводности, Pr – критерий Прандтля.