Практическое задание № 11.

Задача. Напряжение источника электроэнергии U₁, В. Расстояние от источника до потребителя l, км. Напряжение в конце линии электропередачи U₂, В. Определить сечение проводов для передачи мощности P₂, кВт и проверить сечение на нагрев. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Вариант данных для расчетов	Вид провода	Параметры
		U1, В	U2, В	l, км	P2, кВт
1	Медь	125	120	1,0	1,0
2	Медь	225	212	2,0	0,8
3	Алюминий	220	215	3,0	3,0
4	Медь	127	122	2,5	2,0
5	Алюминий	120	115	2,0	1,5
6	Медь	230	225	1,5	1,5
7	Алюминий	220	218	2,0	1,2
8	Медь	125	120	1,5	3,0
9	Алюминий	127	125	1,0	3,5
10	Медь	220	215	1,5	2,5
11	Алюминий	127	125	0,8	4,0
12	Медь	127	125	1,0	3,2

Методика решения задачи приведена в методическом пособии [11] в разделе «Внешние ресурсы».

Пример решения задачи.

Пусть напряжение источника электроэнергии U₁ = 220 В. Расстояние от источника до потребителя – 1,5 км; напряжение в конце линии электропередачи U₂ = 215 В. Определить сечение медных проводов для передачи мощности P₂ = 1,5 кВт и проверить сечение на нагрев.

1. Определяем допустимую потерю напряжения:

. (1)

2. Выражаем потерю напряжения для потребителя в процентах :

. (2)

3. Зная, что удельное сопротивление медного провода ρ = 0,0175 Ом·мм²/м (табл. 1, прил. 1 методического пособия [8]), определяем его сечение по формуле:

., (3)

Ближайшее к найденному стандартное сечение S = 50 мм², (табл. 2, прил. 1. метод. пособия [11]).

4. Проверяем выбранное стандартное сечение на нагрев. Изолированный медный провод сечением 50 мм² допускает ток 190 А.

Определяем ток в линии:

(4)

при этом 6,97 А << 190 А.

Ответ: Ток в линии значительно меньше допустимого.

Методическое пособие…

Практическое задание № 12.

Задача. Рассчитать, до какой температуры нагреют отходящие топочные газы воду различных объемов.

Методика решения задачи приведена в методическом пособии [12] в разделе «Внешние ресурсы».

Таблица 1

Вариант данных для расчета	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Объем воды, л	50	75	95	100	120	125	130	150	160	170	180	190	195	200

Пример решения задачи.

Пусть объем нагреваемой воды равен 160 л.

Рассчитаем, до какой температуры нагреют его отходящие топочные газы, используя следующую формулу:

(1)

где – масса воды (равна объёму воды , л);

С – теплоёмкость воды = 4,19 кДж/кг;

t_н , t_кон – начальная и конечная температура воды, t_н = 20°С.

– плотность воды, равна 1 кг/л;

– количество тепла, необходимое для испарения влаги из топлива;

– потери тепла при оптимальном поступлении воздуха.

В качестве твёрдого бытового топлива будем использовать дрова массой G_дров = 15 кг , теплотворность которых Q_дров = 4500 ккал/кг , влажность топлива в помещении при температуре t_окр.ср = 20°С составляет W_дров = 7 % , теплота испарения = 2 258 кДж/кг . Избыток воздуха = 10 % от теоретического.

Общее количество тепла при сгорании топлива:

Q_общ = Q_дров · G_дров = 4 500 · 15 = 67 500 ккал. (2)

Рассчитаем количество влаги в топливе:

. (3)

Количество тепла необходимого для испарения влаги из топлива:

(4)

Потери тепла при оптимальном поступлении воздуха:

ккал. (5)

Тогда из уравнения выведем температуру, до которой нагреется заданный объём воды отходящими газами:

(6)

(7)

(8)

Ответ: до температуры 945°С.

Методическое пособие…