Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1.Билеты к экзамену.pdf
Скачиваний:
90
Добавлен:
18.04.2023
Размер:
4.62 Mб
Скачать

БИЛЕТ 4

1)Методика применения принципа сохранения энергии для анализа и расчёта низкотемпературных машин, аппаратов и установок.

Закон сохранения энергии: сумма всех энергетических воздействий на систему равна изменению энергии в системе.

Формулировка ЗСЭ для разных систем:

 

 

= 0

1)

Закрытая система, стационарный режим

 

2)

Закрытая система, нестационарный режим

 

3)

Открытая система, стационарный режим

 

=

 

 

+

++ ∑Э

+∑Э + = 0

Пример (в примере косяк: на рисунках нужно поменять местами точки 4 и 2. В билете достаточно расписать задачу с некоторыми пояснениями из самой лекции до неё)

Уравнение материального баланса для двухпоточного противоточного теплообменника.

Рисунок 16. Схема противоточного теплообменного аппарата.

Система+ ∙открытая+ ∙, стационарный= + ∙режим. Энергетический баланс:

1 2 3 4

Т.к. мы рассматриваем низкотемпературный теплообмен, то необходимо

учитывать теплопритоки из окружающей среды.

Скомпануем+ ( потоки) =: ( )

1 3 4 2

( 1 3) − теплота, которая отводится от прямого потока∙ ( 4 2) − теплота подводимая к обратномупотоку

«Холод» обратного потока затрачивается на охлаждение прямого потока и

компенсацию теплопритока из окружающей среды.

Рассмотрим случай, когда оба потока не претерпевают фазовых

преобразований, т.е. разность энтальпий пропорциональна разности

= ∙∆

 

 

 

 

 

 

температур.

 

 

 

 

 

 

 

−усреднённая изобарная теплоёмкость

 

+

 

(

) =

 

(

)

 

 

 

1

3

 

 

4

2

Водяным эквивалентом (W) называется величина произведения массового

расхода+ на( среднюю) = изобарную( теплоёмкость) .

1 3 4 2

При расчёте теплообменных аппаратов при заданных значениях теплофизических параметров потоков, массовых расходов и температур

потоков на входе в теплообменник необходимо определить значение температур потока на выходе из теплообменника.

В технике низких температур основной задачей теплообмена является

понижение температуры прямого потока, в то время как повышение температуры обратного потока мало интересно.

Дано, :Найти1, 2 : 3, 4

Решение:

В идеальном случае весь «холод» обратного потока затрачивается на охлаждение прямого потока и компенсацию теплопритока из окружающей среды, т.е. в идеальном случае Т4=T1. Но в следствие неидеальности теплообмена температура T4<T1 или T4+ΔT=T1, где величина T называется

недорекуперацией (недоиспользование холода обратного потока)

Рисунок 17. Иллюстрация недорекуперации на Q-T диаграмме.

Величина недорекуперации зависит от типа теплообменника, рабочих веществ потоков, а так же от температурного уровня работы теплообменника.

Чем меньше величина недорекуперации, тем более эффективным считается теплообменник.

Обычно она составляет не более 20 К, чем ниже температурный уровень, тем ниже недорекуперация.

Зная+величину( недорекуперации) = ( −∆можно) решить поставленную задачу.

1 3 1 2

3 = 1 + − ∙ ( 1 − ∆ − 2)

2)Основные рабочие вещества криогенной техники. Краткая

характеристика и свойства

ИнертенАзот. почти во всех случаях, нетоксичен, не обладает магнитными свойствами, не имеет запаха.

Азот обладает наиболее низкой температурой кипения по сравнению в кислородом и аргоном

Кислород.

Химически активный газ, сильный окислитель, взрывоопасен в смесях с

углеводородами, обладает парамагнитными свойствами.

Параметр

Кислород

Температура кипения ( 1 атм)

90,188 К

Температура плавления (1 атм)

54,4 К

Температура критической точки

154,78 К

Давление критической точки

3,107

МПа

Температура тройной точки

54,36

К

Давление тройной точки

0,152

кПа

Верхняя температура инверсии

771 К

 

ИнертныйАргон газ, нетоксичен, не имеет цветаи запаха.

Неон Инертный газ, нетоксичен, не имеет цветаи запаха.

Гелий

Инертный газ, нетоксичен, не имеет цвета и запаха, аномально высокая теплоёмкость и низкая плотность, сверхтекучести при температурах ниже 2,17 К, наилучший теплоноситель в связи с высоким коэффициентом теплопроводности

как газа, так и жидкости, отсутствует кривая сублимации.

Водород.

Самый лёгкий газ, горюч в присутствии воздуха или кислорода – пожароопасен

при 4-75%, взрывоопасен 18-65%, особая опасность взрыва в жидком состоянии при контакте с твёрдым воздухом или кислородом.

Обычный водород при нормальных условиях имеет две модификации:

ортоводород и параводород.

Нормальный водород, имеющий равновесный орто-пара состав, соответствующий нормальным условиям имеет следующие свойства.

Параметр

Водород

Температура кипения ( 1 атм)

20,39 К

Температура плавления (1 атм)

13,96 К