5. Как определить количество теплоты, отводимой от газа в цилиндрах компрессора и промежуточных охладителях, в том числе с использованием t-s диаграммы?

6. Как определить мощность мотора для привода многоступенчатого компрессора?

Теоретическая мощность No; Вт, затрачиваемая на привод компрессора, может быть определена по равенству:

G=60inM – массовая производительность компрессора, кг/с;

i – число ступеней компрессора

l_i – теоретическая работа на сжатие 1 кг газа в одной ступени ( l₁=l₂=l₃), Дж/кг

Для определения действительной (эффективной) мощности Ne, необходимой для привода компрессора, нужно знать потери работы на преодоление сопротивлений клапанов и трубопроводов и на трение в соприкасающихся частях компрессора, которые учитываются механическим КПД.

14. Циклы холодильных установок.

1. Рассмотрите обратный цикл Карно. Изобразите его в p-V и t-s координатах. Приведите выражение для холодильного коэффициента. Дайте его анализ.

При затратах энергии теплота может отниматься от холодных тел и передаватьс телам с более высокой температурой.

Обратный обратимый цикл Карно

1-2 - адиабатное расширение, T уменьшает

2-3 - изотермическое расширение с подводом теплоты q₂ от "холодного" источника.

3-4 - адиабатное сжатие, T увеличивается

4-1 - изотермическое сжатие с оводом теплоты в "горячий" источник.

Холодильный коэффициент:

ξ=

При прочих равных условиях холодильный коэффициент возрастает с повышением значения T₂ или с понижением значения T₁. Холодильный коэффициент обратного цикла Карно может быть как меньше, так и больше единицы. При T₂ → T₁ ξ→∞

2. Что понимается под хладопроизводительностью? Какие хладагенты используются на практике?

Хладопроизводительность - количество теплоты, получаемой 1 кг рабочего тела от "холодного" источника; q₂ , Дж/кг.

Хладагент - рабочее тело парокомпрессорных холодильных установок. В качестве хладагентов применяются те вещества, у которых температура насыщения при атмосферном давлении ниже нуля (0^oC), а критическая температура выше температуры окружающей среды. Эти легкокипящие жидкости не должны вызывать коррозию металла, быть не токсичными и не отличаться чрезмерно высокой плотностью (чтобы не возрастали затраты энергии на циркуляцию). К числу таких веществ относятся: диоксиды углерода, серы; аммиак и различные фреоны.

15. Теплопроводность.

1. Приведите запись уравнения закона Фурье. Поясните понятия тепловой поток, удельный тепловой поток, градиент температур, приведите их размерности.

Уравнение закона Фурье q=-λ Вт/м², λ, Вт/м*К - коэффициент теплопроводности - тепловой поток, проходящий через единицу площади теплопередающей поверхности при единичном градиенте температуры.

Q_c - тепловой поток - количество теплоты, передаваемой в единицу времени, Вт

q, Вт/м² - плотность теплового потока - тепловой поток через единицу площади теплопередающей поверхности.q=

Градиент температуры - вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону возрастания температуры, численно равный первой производной от температуры по этой нормали.

Знак "-" в уравнении Фурье означает противоположную направленность теплового потока и градиента температуры.

2. Дайте определение коэффициента теплопроводности, приведите его размерность. Какие материалы называются теплоизоляционными? Охарактеризуйте качественные зависимости от температуры коэффициента теплопроводности тел.

λ, Вт/м*К - коэффициент теплопроводности - тепловой поток, проходящий через единицу площади теплопередающей поверхности при единичном градиенте температуры.

Теплоизоляционные материалы - материалы, у которых при t = 0^oC λ < 0,2 Вт/м*К

Газы: λ увеличивается с ростом T.

Жидкости: λ уменьшается с ростом T (исключения: вода и глицерин).

Твёрдые тела:

Строительный материалы и теплоизоляционные: λ увеличивается с ростом T

Металлы: λ уменьшается с ростом T (исключения: алюминий и некоторые сплавы).

3. Рассмотрите теплопроводность плоских, однослойной и многослойной стенок в условиях одномерности и стационарности процесса. Приведите графики распределения температуры в стенках. Что называется термической проводимостью плоской стенки и ее термическим сопротивлением?

Изменение температуры линейное.

Термическая проводимость - величина, обратная термическому сопротивлению G=1/R, Вт/м²*К - это удельный тепловой поток при перепаде температур ΔT=1К.

4. Рассмотрите теплопроводности цилиндрических, однослойной и многослойной стенок в условиях стационарности процесса и их бесконечной длины. Приведите графики распределения температуры в стенках.

16. Теплоотдача.

1. Поясните кратко физическую сущность явления теплоотдачи и влияния характера движения жидкости на этот процесс переноса теплоты. Приведите эпюры изменения скорости и температуры вдоль диаметра трубы при ламинарном и турбулентном течениях.

Теплоотдача - конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью пограничной с ней другой среды.

Конвекция - перенос теплоты нагретыми объёмами вещества.

Теплоотдача может быть как при свободной, так и при вынужденной конвекции.

Свободная конвекция - перенос теплоты при естественном движении среды вследствие разности плотностей неодинаково нагретых масс.

Вынужденная конвекция - перенос теплоты при принудительном движении среды под действием механических устройств или из-за разности давлений.

Теплоотдача зависит от режима движения среды, который может быть ламинарным (Re 2300) или турбулентным (Re > 10⁴).

Среда движется параллельным слоями без перемешивания w_max/w_ср = 2 . Перенос теплоты вдоль потока осуществляется конвекцией, поперёк - теплопроводностью.

Скорость меняется от 0 до w_max в тонком динамическом приграничном слое толщиной δ, здесь теплота передаётся теплопроводностью, за его пределами - конвекцией как вдоль, так и поперёк потока.