- •По курсу «Теплотехника»
- •Общие указания
- •Задание n 1
- •Средние изобарные мольные теплоемкости некоторых газов, с р, кДж/(кмоль∙к)
- •Физические параметры воды на линии насыщения
- •Элементарный состав рабочей массы некоторых твердых и жидких топлив, %
- •Элементарный состав рабочей массы некоторых природных газов
- •Типы топок, рекомендуемые для котельных агрегатов
- •Основные расчетные характеристики камерных топок с твердым шлакоудалением
- •Литература
С А М О С Т О Я Т Е Л Ь Н А Я Р А Б О Т А
По курсу «Теплотехника»
(задания для студентов очного обучения
технических специальностей)
Общие указания
К решению задач следует приступать только после изучения соответствующего раздела курса. Перед выполнением заданий рекомендуется ознакомиться с ходом решения аналогичных задач по рекомендуемой учебной литературе.
Задания составлены по 30-ти вариантной системе, в которой к каждой задаче исходные данные выбираются из соответствующих таблиц. Варианты каждому студенту выдаются преподавателем. Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.
Выполняем работы на листочках А4.
СДАЕМ:
1 задание 1 марта
2 задание 28 марта
3 задание 11 апреля
4 задание 25 апреля
5 задание 16 мая
Варианты по списку
1.Аргунов Максим
2.Змиевский Александр
3.Игнатьев Ариан
4.Лукин Алекс
5.Николаев Дмитрий
6.Николаев Прокопий
7.Ноговицын Леонид
8.Осипова Мичийээнэ
9.Отова Мария
10.Попов Семен
11.Романова Ульяна
12.Руфов Нестер
13.Севостьянов Иннокентий
14.Семенов Айал
15.Семенова Варвара
16.Слепцов Иван
17.Степанов Ким
18.Тарасова Лия
Задание n 1
(к разделу “Техническая термодинамика”)
Газовая смесь состоит из нескольких компонентов, объемный или массовый (колонка 2 табл.1) процентный состав которых даны в колонках 3-9 табл.1. При заданных параметрах газа (смеси): давлении - рсм, объеме - Vсм, температуре - tсм необходимо определить:
1. Газовые постоянные компонентов и смеси
2.. Молекулярную массу смеси.
3. Состав смеси (объемный или массовый).
4. Массу смеси и компонентов.
5. Парциальные давления компонентов.
6. Мольную и массовые теплоемкости при р = const и v = const смеси для данной температуры.
7. Средние мольную и массовую теплоемкости при р=const для интервале температур (t1 - t2).
Примечание: Зависимость мольной теплоемкости газов от температуры дана в приложении 1.
Таблица 1.
№ вар. |
Состав |
Компоненты смеси и процентный состав, % |
Параметры смеси |
Интервал температур |
Определить состав |
||||||||
СО2 |
Н2 |
СО |
N2 |
H2O |
S2O |
O2 |
рсм, бар |
Vсм , м3 |
tсм , oC |
t1 – t2 , oC |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
1 |
Объемный |
10 |
- |
- |
50 |
11 |
- |
29 |
0,95 |
2 |
2000 |
200 – 1000 |
Массовый |
2 |
= = = |
10 |
- |
2 |
80 |
- |
- |
8 |
1,0 |
3 |
450 |
300 – 100 |
= = = |
3 |
= = = |
- |
5 |
15 |
70 |
10 |
- |
- |
0,9 |
4 |
500 |
1000 – 300 |
= = = |
4 |
= = = |
13 |
- |
- |
75 |
6 |
- |
6 |
1,05 |
5 |
150 |
600 – 200 |
= = = |
5 |
= = = |
- |
10 |
30 |
50 |
10 |
- |
- |
1,05 |
6 |
200 |
1000 – 100 |
= = = |
6 |
Массовый |
18 |
- |
1 |
65 |
- |
16 |
- |
1,2 |
8 |
1200 |
850 – 350 |
Объемный |
7 |
= = = |
- |
15 |
- |
45 |
15 |
- |
25 |
1,0 |
9 |
1000 |
350 – 750 |
= = = |
8 |
= = = |
14 |
- |
- |
76 |
6 |
- |
4 |
0,90 |
10 |
2000 |
900 – 600 |
= = = |
9 |
= = = |
- |
2 |
25 |
65 |
- |
8 |
- |
1,0 |
2 |
450 |
450 – 300 |
= = = |
10 |
= = = |
- |
10 |
- |
70 |
- |
15 |
5 |
1,05 |
3 |
350 |
300 – 150 |
= = = |
11 |
Объемный |
5 |
30 |
10 |
55 |
- |
- |
- |
0,85 |
7 |
350 |
900 – 200 |
Массовый |
12 |
= = = |
14 |
- |
- |
77 |
5 |
- |
4 |
0,7 |
8 |
400 |
700 – 500 |
= = = |
13 |
= = = |
- |
5 |
20 |
75 |
- |
- |
- |
0,95 |
9 |
100 |
500 – 200 |
= = = |
14 |
= = = |
- |
- |
- |
60 |
15 |
10 |
15 |
1,0 |
10 |
300 |
800 - 300 |
= = = |
15 |
= = = |
15 |
- |
- |
75 |
5 |
- |
5 |
1,05 |
2 |
600 |
600 - 100 |
= = = |
16 |
Массовый |
10 |
- |
- |
75 |
5 |
- |
10 |
1,05 |
4 |
600 |
800 - 300 |
Объемный |
17 |
= = = |
- |
5 |
10 |
80 |
- |
- |
5 |
1,0 |
5 |
550 |
400 - 800 |
= = = |
18 |
= = = |
17 |
- |
- |
74 |
5 |
- |
4 |
0,95 |
6 |
400 |
800 - 300 |
= = = |
19 |
= = = |
10 |
10 |
20 |
60 |
- |
- |
- |
1,15 |
7 |
1000 |
650 – 150 |
= = = |
20 |
= = = |
- |
2 |
28 |
55 |
- |
15 |
- |
0,85 |
8 |
1000 |
150 – 1200 |
= = = |
21 |
Объемный |
20 |
- |
10 |
- |
15 |
- |
55 |
1,15 |
3 |
700 |
750 – 250 |
Массовый |
22 |
= = = |
16 |
- |
- |
75 |
4 |
- |
4 |
1,2 |
4 |
750 |
1000 – 500 |
= = = |
23 |
= = = |
8 |
5 |
2 |
85 |
- |
- |
- |
1,25 |
5 |
700 |
300 – 1300 |
= = = |
24 |
= = = |
15 |
- |
- |
75 |
5 |
- |
5 |
1,05 |
6 |
800 |
600 – 900 |
= = = |
25 |
= = = |
- |
20 |
10 |
50 |
- |
- |
20 |
0,85 |
7 |
1000 |
1000 - 400 |
= = = |
26 |
Массовый |
10 |
10 |
20 |
60 |
- |
- |
- |
1,2 |
8 |
700 |
750 – 250 |
Объемный |
27 |
= = = |
- |
15 |
- |
45 |
15 |
- |
25 |
1,0 |
9 |
800 |
600 – 900 |
= = = |
28 |
= = = |
- |
- |
- |
60 |
15 |
10 |
15 |
0,90 |
10 |
2000 |
900 - 600 |
= = = |
29 |
= = = |
- |
5 |
15 |
70 |
10 |
- |
- |
1,0 |
2 |
450 |
150 – 1200 |
= = = |
30 |
= = = |
14 |
- |
- |
77 |
5 |
- |
4 |
1,05 |
3 |
350 |
300 - 150 |
= = = |
З а д а н и е №2
(к разделу “Техническая термодинамика”)
Считая теплоемкость идеального газа зависящей от температуры, определить: параметры газа в начальном и конечном состоянии; изменение внутренней энергии; теплоту, участвующую в процессе, и работу расширения. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 2.
Примечание: Зависимость мольной теплоемкости газов от температуры дана в приложении 1.
Таблица 2.
Вариант |
Процесс |
t1, С |
t2, С |
Вариант |
Газ |
p1, МПа |
m, кг |
1,2,3 |
Изохорный |
2400 |
400 |
1,4,7 |
O2 |
1 |
2 |
4,5,6 |
Изобарный |
2200 |
300 |
2,5,8 |
CO |
4 |
5 |
7,8,9 |
Адиабатный |
2000 |
300 |
3,6,9 |
N2 |
2 |
10 |
10,11,12 |
Изохорный |
1800 |
500 |
10,13,16 |
H2 |
3 |
4 |
13,14,15 |
Изобарный |
1600 |
400 |
11,14,17 |
O2 |
5 |
6 |
16,17,18 |
Адиабатный |
1700 |
100 |
12,15,18 |
CO |
6 |
8 |
19,20,21 |
Изохорный |
1900 |
200 |
19,22,25 |
N2 |
8 |
3 |
22,23,24 |
Изобарный |
2100 |
500 |
20,23,26 |
H2 |
10 |
12 |
25,26,27 |
Адиабатный |
2300 |
300 |
21,24,27 |
O2 |
12 |
7 |
28,29,30 |
Изобарный |
1500 |
100 |
28,29.30 |
CO |
7 |
9 |
З а д а н и е №3
(К разделу “Теория теплообмена”)
Тепло горячей воды, движущейся внутри круглой горизонтальной трубы, передается воздуху, омывающему трубу по наружной поверхности свободным потоком.
Требуется определить:
Коэффициенты теплоотдачи водой внутренней поверхности трубы и наружной ее поверхностью воздуху;
Коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, отнесенный к 1 м длины трубы и ее диаметрам.
Для расчета принять:
внутренний диаметр трубы - d1
толщину стенки трубы -
длину трубы - l
материал трубы и его коэффициент теплопроводности -
среднюю скорость воды -
среднюю температуру воды - t ж 1
температуру окружающего трубу воздуха - t ж 2 = 20 oC.
Примечание: Физические параметры воды и воздуха даны в приложении 2 и 3.
Таблица 3.
Вариант |
d1 , мм |
, мм |
l , м
|
Материал |
, Вт/(м∙К) |
, м/с
|
t ж 1 , oC |
1 |
20 |
2,5 |
2,0 |
Сталь |
30 |
0,2 |
50 |
2 |
30 |
3,0 |
1,5 |
= = = |
35 |
0,3 |
60 |
3 |
46 |
2,5 |
2,2 |
= = = |
40 |
0,4 |
70 |
4 |
64 |
3,0 |
4,0 |
= = = |
25 |
0,5 |
80 |
5 |
100 |
4,0 |
5,0 |
= = = |
38 |
0,6 |
90 |
6 |
20 |
2,5 |
1,0 |
Латунь |
70 |
0,6 |
90 |
7 |
30 |
3,0 |
1,3 |
= = = |
75 |
0,5 |
80 |
8 |
46 |
2,5 |
1,1 |
= = = |
80 |
0,4 |
70 |
9 |
64 |
3,0 |
1,55 |
= = = |
73 |
0,3 |
60 |
10 |
100 |
40 |
3,6 |
= = = |
82 |
0,2 |
50 |
11 |
20 |
2,5 |
0,9 |
Сталь |
40 |
1,0 |
50 |
12 |
30 |
3,0 |
1,5 |
= = = |
42 |
1,2 |
60 |
13 |
46 |
2,5 |
3,0 |
= = = |
50 |
1,4 |
70 |
14 |
64 |
3,0 |
2,0 |
= = = |
48 |
1,6 |
80 |
15 |
100 |
4,0 |
4,0 |
= = = |
35 |
1,8 |
90 |
16 |
20 |
2,5 |
0,8 |
Медь |
372 |
0,25 |
90 |
17 |
30 |
3,0 |
1,4 |
= = = |
378 |
0,35 |
80 |
18 |
46 |
2,5 |
1,85 |
= = = |
384 |
0,45 |
70 |
19 |
64 |
3,0 |
2,5 |
= = = |
390 |
0,55 |
60 |
20 |
100 |
4,0 |
4,2 |
= = = |
395 |
0,65 |
50 |
21 |
20 |
2,5 |
1,0 |
Сталь |
37 |
0,05 |
50 |
22 |
30 |
3,0 |
1,2 |
= = = |
42 |
0,04 |
60 |
23 |
46 |
2,5 |
1,95 |
= = = |
39 |
0,03 |
70 |
24 |
64 |
3,0 |
2,8 |
= = = |
40 |
0,02 |
80 |
25 |
100 |
4,0 |
3,5 |
= = = |
45 |
0,01 |
90 |
26 |
20 |
2,5 |
1,25 |
Латунь |
72 |
1,1 |
50 |
27 |
30 |
3,0 |
2,0 |
= = = |
76 |
1,2 |
60 |
28 |
46 |
2,5 |
1,75 |
= = = |
80 |
1,3 |
70 |
29 |
64 |
3,0 |
2,2 |
= = = |
82 |
1,4 |
80 |
30 |
100 |
4,0 |
5,4 |
= = = |
78 |
1,5 |
90 |
З а д а н и е №4
(К разделу “Теория теплообмена”)
Тепло дымовых газов передается через стенку котла кипящей воде. Принимая температуру газов - tг, воды - tв , коэффициент теплоотдачи газами стенке 1 и от стенки воде 2 требуется определить:
Общее термическое сопротивление;
Коэффициент теплопередачи;
Температуры слоев стенки;
Удельный тепловой поток через 1 м2 стенки.
При расчете рассматривать следующие случаи:
Стенка стальная, совершенно чистая, толщиной 2, 2 = 50 Вт/(м∙К);
Стенка медная, совершенно чистая, толщиной 3, 2/ = 350 Вт/(м∙К);
Стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи
толщиной 3, 3 = 2 Вт/(м∙К);
Случай “3” , но поверх накипи имеется слой масла
толщиной 4 = 1 мм , 4 = 0,1 Вт/(м∙К);
Случай “4” , но стороны газов стенка покрыта слоем сажи
толщиной 1, 1 = 0,2 Вт/(м∙К);
Данные к заданию приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Вариант |
tг, С |
tв, С |
1 , Вт/(м2∙К) |
2 , Вт/(м2∙К) |
1 , мм |
2 , мм |
3 , мм |
1 |
1200 |
220 |
3500 |
160 |
1 |
16 |
10 |
2 |
1100 |
200 |
3000 |
150 |
2 |
14 |
5 |
3 |
1000 |
180 |
2500 |
140 |
1 |
12 |
4 |
4 |
900 |
160 |
2000 |
130 |
2 |
10 |
3 |
5 |
800 |
140 |
1500 |
120 |
1 |
8 |
2 |
6 |
850 |
150 |
1000 |
60 |
2 |
12 |
10 |
7 |
950 |
160 |
2000 |
70 |
1 |
14 |
9 |
8 |
1050 |
170 |
3000 |
80 |
2 |
16 |
8 |
9 |
1150 |
180 |
4000 |
90 |
1 |
18 |
7 |
10 |
1250 |
190 |
5000 |
100 |
2 |
20 |
6 |
11 |
900 |
225 |
1000 |
50 |
1 |
14 |
7 |
12 |
800 |
200 |
980 |
40 |
2 |
13 |
6 |
13 |
700 |
175 |
960 |
30 |
1 |
12 |
5 |
14 |
600 |
150 |
940 |
20 |
2 |
11 |
4 |
15 |
500 |
125 |
920 |
10 |
1 |
10 |
3 |
16 |
575 |
110 |
2200 |
55 |
2 |
22 |
8 |
17 |
675 |
120 |
2100 |
50 |
1 |
24 |
7 |
18 |
775 |
130 |
2000 |
45 |
2 |
26 |
6 |
19 |
875 |
140 |
1900 |
40 |
1 |
23 |
5 |
20 |
975 |
150 |
1800 |
35 |
2 |
30 |
4 |
21 |
1000 |
100 |
3000 |
40 |
1 |
10 |
2 |
22 |
900 |
125 |
4000 |
50 |
2 |
12 |
3 |
23 |
1050 |
135 |
3500 |
60 |
1 |
14 |
5 |
24 |
950 |
150 |
4500 |
45 |
2 |
16 |
6 |
25 |
800 |
200 |
2000 |
55 |
0,5 |
18 |
7 |
26 |
850 |
210 |
2100 |
65 |
1 |
20 |
5 |
27 |
975 |
175 |
3100 |
42 |
2 |
22 |
8 |
28 |
400 |
100 |
1000 |
15 |
0,5 |
10 |
5 |
29 |
500 |
120 |
1250 |
20 |
1 |
12 |
8 |
30 |
600 |
140 |
1500 |
25 |
1,5 |
15 |
4 |
З а д а н и е № 5
(к разделам “Топливо” и “Котельные установки”)
Задано топливо и паропроизводительность котельного агрегата D.
Определить состав рабочей массы топлива и его способ сжигания, тип топки, значение коэффициента избытка воздуха в топке т.
Найти низшую теплоту сгорания, теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг (1 м3) топлива, и объем продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха т. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.4.
Примечание: Состав, а также рекомендации по выбору типа топки и коэффициента избытка воздуха т приведены в приложениях 4-7.
Таблица 4.
Вариант |
Вид топлива |
Вариант |
D, т/ч |
1,2,3 |
Подмосковный уголь Б2 (бурый) |
1,4,7 |
10 |
4,5,6 |
Канско-Ачинский уголь Б2 (бурый) |
2,5,8 |
16 |
7,8,9 |
Донецкий уголь Г (газовый) |
3,6,9 |
25 |
10,11,12 |
Карагандинский уголь К (коксовый) |
10,13,16 |
35 |
13,14,15 |
Экибастузский уголь СС (слабоспекающийся) |
11,14,17 |
50 |
16,17,18 |
Печорский уголь Ж (жирный) |
12,15,18 |
75 |
19,20,21 |
Мазут малосернистый |
19,22,25 |
90 |
22,23,24 |
Газ и газопровода “Дашава-Киев” |
20,23,26 |
12 |
25,26,27 |
Газ из газопровода “Ставрополь - Москва” |
21,24,27 |
16 |
28,29,30 |
Газ из газопровода “Средняя Азия - Центр” |
28,29.30 |
21 |
Приложения
Приложение 1