Контрольная работа
Задача 1. Считая теплоёмкость идеального газа зависящей от температуры, определить: параметры газа в начальном и конечном состояниях, изменение внутренней энергии, теплоту, участвующую в процессе, и работу расширения. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 1.
Таблица 1.
Послед- няя цифра шифра |
Процесс |
t1, °C |
t2, °С |
Последняя цифра суммы шифра ст-та |
Газ |
P1, МПа |
m, кг |
0 |
Изохорный |
2400 |
400 |
0 |
N2 |
1 |
2 |
1 |
Изобарный |
2200 |
300 |
1 |
O2 |
2 |
5 |
2 |
Адиабатный |
2000 |
300 |
2 |
CO2 |
3 |
5 |
3 |
Изохорный |
1800 |
500 |
3 |
CO |
4 |
4 |
4 |
Изобарный |
1600 |
400 |
4 |
H2 |
6 |
6 |
5 |
Адиабатный |
1700 |
100 |
5 |
O2 |
5 |
2 |
6 |
Изохорный |
1900 |
200 |
6 |
CO2 |
3 |
3 |
7 |
Изобарный |
2100 |
500 |
7 |
H2 |
4 |
4 |
8 |
Адиабатный |
2300 |
300 |
8 |
CO |
1 |
7 |
9 |
Изобарный |
1500 |
100 |
9 |
N2 |
7 |
2 |
Указание. Зависимость теплоёмкости от температуры дана в табл. V - XII уч-ка [4].
Задача 2(a). Для идеального цикла поршневого двигателя с подводом теплоты при V=const определить параметры всех основных точек, полезную удельную работу, удельное количество подведённой и отведённой теплоты, термический КПД цикла Карно по условиям задачи, термический КПД цикла. Рабочее тело - воздух с газовой постоянной R=287 Дж/(кг К), показатель адиабаты k=1,4. Теплоёмкость рабочего тела принять постоянной; P1=0,1 МПа; Т=320К. Степень сжатия ε и степень повышения давления λ выбрать из табл. 2 согласно варианту. Процесс Д.В.С. изобразить в PV и TS координатах.
Задача 2(б). Для идеального поршневого двигателя с подводом теплоты при Р=const определить параметры всех основных точек, полезную удельную работу, удельное количество подведённой и отведённой теплоты, термический КПД цикла Карно по условиям задачи, термический КПД цикла, если дано: P1=0,1 МПа; Т1=350 К. Рабочее тело - воздух с газовой постоянной R=287 Дж/(кг К), показатель адиабаты k=1,4. Теплоёмкость рабочего тела принять постоянной. Степень сжатия ε и степень изобарного расширения ρ выбрать из табл.2 согласно варианту. Процесс Д.В.С. изобразить в PV и TS координатах.
Задача 2 (в). В цикле поршневого двигателя со смешанным подводом теплоты начальное давление P1=0,1 МПа; начальная температура t = 27°С. Степень сжатия ε и степень повышения давления λ, степень предварительного расширения ρ выбрать из табл.2 согласно своему варианту. Теплоёмкости принять постоянными: сv=0,72 КДж/(кг К); ср=1,01 КДж/(кг К). Показатель адиабаты k=1,4. Определить параметры в характерных точках цикла, работу сжатия, расширения и полезную, термический КПД цикла, удельное количество подведённой и отведённой теплоты, термический КПД цикла Карно по условию задачи. Процесс ДВС изобразить в PV и TS координатах.
Таблица 2.
Сумма букв фамилии студента |
№ зада- чи |
Сумма двух последних цифр шифра |
Задача 2(б) P=const |
Задача 2(a) V=const |
Задача 2(в) P=const V=const |
||||
ε |
ρ |
ε |
λ |
ε |
λ |
ρ |
|||
1 |
2(a) |
10 |
16 |
2 |
4,00 |
3,00 |
12,0 |
1,4 |
1,6 |
2 |
2(в) |
1 |
18 |
2,2 |
3,80 |
3,10 |
13,0 |
1,5 |
1,8 |
3 |
2(б) |
2 |
20 |
2,4 |
3,60 |
3,20 |
12,7 |
1,8 |
1,9 |
4 |
2(a) |
3 |
19 |
1,5 |
3,75 |
3,30 |
13,2 |
1,4 |
1,6 |
5 |
2(в) |
4 |
17 |
1,6 |
4,10 |
3,00 |
14,1 |
1,3 |
1,6 |
6 |
2(б) |
5 |
16 |
1,7 |
3,90 |
3,15 |
15,0 |
1,8 |
2,0 |
7 |
2(a) |
6 |
14 |
1,8 |
3,70 |
3,60 |
14,0 |
1,7 |
1,8 |
8 |
2(в) |
7 |
15 |
1,9 |
3,80 |
3,33 |
16,0 |
1,6 |
1,9 |
9 |
2(6) |
8 |
20 |
2,1 |
4,00 |
3,60 |
13,0 |
1,4 |
1,7 |
10 |
2(а) |
9 |
10 |
2,3 |
3,85 |
3,15 |
15,5 |
1,5 |
1,9 |
Примечание: если сумма букв фамилии студента больше 10-ти, необходимо вычесть число 10. Пример: фамилия студента Мирошниченко - 12 букв, 12-10=2; т.о. вариант 2 - задача 2(в); также и для суммы двух последних цифр. Пример: сумма двух последних цифр шифра 2+9=11, 11-10=1.
Задача
3.
Определить
индикаторную
и
эффективную
мощности
четырёхтактного
двигателя
внутреннего
сгорания
по
его
конструктивным
характеристикам,
среднему
индикаторному
давлению
Pi
и
индикаторному
к.п.д.
ηi.
Определить
также
эффективный
к.
п.
д.
двигателя,
часовой
и
эффективный
удельный
расход
топлива
(в
граммах
на
киловатт-час),
если
известна
низшая
теплота
сгорания
топлива 
=43
МДж/кг.
Диаметр цилиндра D, среднюю скорость поршня ст, число цилиндров z, отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D, среднее индикаторное давление Pi индикаторный к.п.д. ηi, а также механический к.п.д. ηm, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 3.
Таблица 3.
Последняя цифра шифра |
D, мм |
ст , м/сек |
S/D |
Последняя цифра суммы шифра ст-та |
Pi бар |
z |
ηi |
ηm |
0 |
80 |
5,5 |
1,05 |
0 |
6,2 |
2 |
0,28 |
0,78 |
1 |
82 |
6,0 |
1,10 |
1 |
6,5 |
4 |
0,25 |
0,85 |
2 |
85 |
6,5 |
0,95 |
2 |
6,8 |
6 |
0,30 |
0,80 |
3 |
88 |
7,0 |
1,15 |
3 |
7,0 |
8 |
0,32 |
0,79 |
4 |
90 |
7,5 |
1,20 |
4 |
7,2 |
2 |
0,34 |
0,82 |
5 |
92 |
8,0 |
0,90 |
5 |
7,5 |
4 |
0,36 |
0,87 |
6 |
95 |
8,5 |
1,25 |
6 |
7,8 |
6 |
0,33 |
0,84 |
7 |
100 |
9,0 |
1,08 |
7 |
8,0 |
8 |
0,38 |
0,81 |
8 |
105 |
7,2 |
1,22 |
8 |
8,2 |
4 |
0,35 |
0,86 |
9 |
98 |
8,2 |
1,12 |
9 |
8,5 |
6 |
0,37 |
0,83 |
Задача 4. Определить количество теплоты, рассеиваемой водяным радиатором с наружной поверхности F2, если толщина стенок латунных трубок радиатора δтр=0,2 мм, коэффициент теплоотдачи с внутренней (жидкостной) стороны a1 с наружной воздушной стороны а2, отношение площади наружной поверхности к внутренней F2/F1=4, средняя температура жидкости в радиаторе tж.ср.=85°С, средняя температура воздуха в радиаторе tв.cp.=55°С.
Определить, насколько изменится теплорассеивающая способность радиатора, если внутренняя поверхность радиатора будет покрыта слоем накипи толщиной δн=0,1 мм; λн=1,4 Вг/м2 0С; а наружная - слоем влажной пыли толщиной δп=0,1 мм; λп=0,2 Вг/м2 0С. Коэффициент теплопроводности латунных трубок λmp=100 Вг/м2 0С. Данные к решению задачи выбрать из табл.5.
Таблица 4.
Сумма букв фамилии студента |
Площадь наружной поверхности F2, (м2) |
Последняя цифра шифра ст-та |
Коэффициент теплоотдачи a1, (Вг/м2 0С) |
Предпоследняя цифра шифра |
Коэффициент теплоотдачи а2, (Вг/м2 0С) |
10 |
28 |
0 |
8310 |
9 |
117 |
1 |
30 |
1 |
8320 |
8 |
119 |
2 |
32 |
2 |
8380 |
7 |
118 |
3 |
29 |
3 |
8360 |
6 |
115 |
4 |
28 |
4 |
8400 |
5 |
120 |
5 |
30 |
5 |
8500 |
4 |
125 |
6 |
29 |
6 |
8350 |
3 |
110 |
7 |
27 |
7 |
8250 |
2 |
114 |
8 |
32 |
8 |
8270 |
1 |
113 |
9 |
30 |
9 |
8300 |
0 |
112 |
Примечание: если сумма букв фамилии студента больше 10-ти, необходимо вычесть число 10 и по оставшемуся числу определить площадь наружной поверхности. Пример: фамилия студента Мирославский - 12 букв, 12 - 10 = 2; т.о. вариант 2. Площадь F2= 32м2.
Задача 5. Определить средний коэффициент теплоотдачи и тепловой поток к стенке трубы, в которой при давлении Р=1 бар протекает воздух, если известны диаметр трубы d, длина трубы l, расход массы воздуха G, средняя температура воздуха tвоз и средняя литература стенки трубы tc.
Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.5.
Таблица 5.
Последняя цифра шифра |
d, мм |
l, м |
Последняя цифра суммы шифра ст-та |
G, кг/сек |
tc,°c |
tвоз,°c |
0 |
50 |
10,0 |
0 |
0,15 |
200 |
400 |
1 |
60 |
5,0 |
1 |
0,12 |
150 |
300 |
2 |
80 |
8,0 |
2 |
0,17 |
170 |
350 |
3 |
75 |
7,5 |
3 |
0,20 |
230 |
500 |
4 |
100 |
8,5 |
4 |
0,16 |
210 |
450 |
5 |
80 |
6,0 |
5 |
0,18 |
180 |
320 |
6 |
60 |
7,0 |
6 |
0,13 |
220 |
470 |
7 |
120 |
8,2 |
7 |
0,14 |
150 |
340 |
8 |
90 |
9,5 |
8 |
0,20 |
180 |
420 |
9 |
70 |
5,5 |
9 |
0,19 |
205 |
480 |
Указание. Задачу рекомендуется решать по формуле для продольного течения в трубах:
Nu=0,021Re0,8Pr0,43 (npи l/d > 50), где за определяющую температуру принята средняя температура жидкости, а за определяющий размер -диаметр трубы.