Исходные данные к задаче 2.2.4

Величины	а	б	в	г	д
Н, м	50	45	48	52	55
d, мм	800	850	880	1000	1200
υ, м/с	2	2.2	2,4	2,5	3

14

3. ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Таблица выбора вариантов заданий

Вариант	Задача	Вариант	Задача	Вариант	Задача	Вариант	Задача
1	3.1-д	6	3.4-а	11	3.2-г	16	3.3-д
2	3.2-в	7	3.1-б	12	3.4-д	17	3.2-а
3	3.3-а	8	3.3-в	13	3.1-в	18	3.3-б
4	3.4-в	9	3.4-г	14	3.3-г	19	3.1-г
5	3.1-а	10	3.2-б	15	3.2-д	20	3.4-б

Задача 3.1

Рабочий цикл теплового двигателя

представлен в координатах p

«р – V» . Изобразить его в коор- 2 3

динатах «Т – V» и «р – Т».

Определить работу цикла, КПД

системы и характер изопроцессов. 1 4

V

Исходные данные к задаче 3.1

Величины	a	б	в	г	д
р1, кПа	100	110	120	130	150
V1, м3	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3
t1, oC	17	20	23	27	30

Примечание. Диаграммы циклов должны быть построены в цифровом масштабе.

Задача 3.2

D

Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) получает теплоту Q и производит работу А, преодолевая усилие F и переме- щая поршень на расстояние l. Диаметр поршня D.

Q₁ l А

Температура сгораемой в цилиндре смеси t₁ , выбрасываемой с газами t₂ , давление сжатого газа в начале сгорания р₁ .

15

Исходные данные к задаче 3.2

Вариант	Q1, кДж	А, кДж	D, мм	l, м	t1, oC	р1, кПа	F, кH
а	5,0	?	200	0,4	823	200	?
б	?	2,8	210	0,42	723	180	?
в	4,8	?	250	0,45	773	210	?
г	5,1	2,7	220	?	813	220	?
д	?	3,0	?	0,41	783	215	6,3

Задача 3.3

M

v

В цилиндре под поршнем находится газ, к

которому подводится тепло Q₁, после чего

D H₂ поршень массой М поднимается на высоту

Н₂ . Затем, при охлаждении газа, из него

H₁ выводится тепло Q₂, и поршень опускается

Q₁ Q₂ до начальной высоты Н₁ . Диаметр поршня D, скорость подъема при нагревании υ, давление под поршнем р постоянное.

Определить величины, обозначенные в таблице знаком «?», и тепловой КПД установки, если процесс изотермический и трение отсутствует.

Исходные данные к задаче 3.3

Вар-нт	Q1,Дж	Q2,Дж	D,мм	М, кг	Н1, м	Н2, м	А, Дж	Р, Вт	υ, см/с
а	150	?	110	25	0,1	0,5	?	?	4
б	?	35	100	24	0,1	0,45	?	10	?
в	200	80	120	?	0,12	0,45	?	?	4,5
г	160	?	135	28	0,12	?	120	14	?
д	?	50	150	30	0,11	0,4	?	?	5

Задача 3.4

Вода объемом V нагревается до кипения от начальной температуры t_o; при этом используется газ с удельной теплотой сгорания q_г, КПД нагревателя η₁, теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг∙), плотность ρ = 1000 кг/м³. Определить необходимое количество газа V_г и мощность нагревателя Р, если время нагрева Т₁.

Как изменится время нагрева Т₂, если использовать мазут с удельной теплотой сгорания q_м в этом же нагревателе?

16

Исходные данные к задаче 3.4

Вариант	V, м3	to, oC	q1, кДж/м3	q2,МДж/кг	Т1, мин	η
а	0,1	20	180	40	60	0,35
б	0,12	22		42	65	0,38
в	0,15	21	200	44	55	0,32
г	0,11	25		43	70	0,34
д	0,14	18	190	41	50	0,33

4. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Таблица выбора вариантов заданий

Вариант	Задача	Вариант	Задача	Вариант	Задача	Вариант	Задача
1	4.1-д	6	4.2-б	11	4.3-г	16	4.4-д
2	4.2-а	7	4.3-в	12	4.4-в	17	4.1-а
3	4.3-д	8	4.4-а	13	4.1-б	18	4.2-д
4	4.4-б	9	4.1-в	14	4.2-в	19	4.3-б
5	4.1-г	10	4.2-г	15	4.3-а	20	4.4-г

Задача 4.1

R₁ R₂

U₁ U₂

I

ε r

Калорифер содержит два нагревателя R₁ и R₂ , изготовленные из материалов с удельными сопротивлениями ρ₁ и ρ₂ , длины проводов l₁ и l₂ , диаметры d₁ и d₂ . ЭДС источника тока ε, внутреннее сопротивление r, ток I.

За время Т нагреватели выделяют тепло Q₁ и Q₂ . Определить общее количество тепла, а также мощность калорифера, если его КПД равен η. Найти падение напряжения в сети при работе калорифера, если диаметры проволоки:

d₁ = 1,2 мм, d₂ = 1,5 мм. Сопротивлением подводящих проводов прене-

бречь.

17

Исходные данные к задаче 4.1

Вар-нт	ρ1,Ом∙м	ρ2,Ом.м	l1, м	l2, м	ε, В	r, Ом	Т, мин	η
а	1,7∙ 10 ̶ 7	2,6∙ 10 ̶ 7	50	40	12	0,5	20	0,5
б			60	45	14	0,7	22
в	1,6∙ 10 ̶ 7	2,8∙ 10 ̶ 7	70	50	16	0,9	24	0,45
г			80	55	28	1,1	26
д			100	60	20	1,5	30

Задача 4.2

Электродвигатель (ЭД) подъемного

крана за время t поднимает груз мас-

сой т на высоту Н. Напряжение в сети

равно U , КПД электродвигателя η.

m

Определить необходимую мощ- H ЭД

ность двигателя и ток I в сети.

Исходные данные к задаче 4.2

Вариант	т, кг	Н, м	t, сек	U, B	η
а	800	75	25	380	0,8
б	900	70	26	380	0,82
в	950	72	25	220	0,81
г	960	80	38	220	0,79
д	1000	76	37	380	0,83

Задача 4.3

Кипятильник нагревает воду массой т от t₁ до t₂ ; теплоемкость воды равна с = 4,2 кДж/(кг∙, мощность нагревателя Р, КПД аппарата η. Напряжение сети U. U

m

Найти:

- необходимое количество теплоты Q; I

- время работы нагревателя;

- силу тока, потребляемого кипятильником.

18

Исходные данные к задаче 4.3

Вариант	т, кг	t1, oC	t2, oC	P, кВт	η
а	2,5	18	98	40	0,7
б	2,8	19	97	45	0,65
в	3,2	20	100	54	0,68
г	3,5	17	88	62	0,65
д	4,0	21	100	75	0,6

Задача 4.4

U₁, I₁ L, d, ρ_эл U₂, I₂

ПС П

P₁ ΔP P₂

Электроподстанция «ПС» снабжает электроэнергией потребителя «П» по линии электропередачи на расстояние L по алюминиевым проводам диаметром d с удельным сопротивлением ρ_эл . Напряжение и ток на подстанции U₁ , I₁ ; вследствие сопротивления проводов часть энергии теряется по пути ΔР.

Определить потери энергии и падение напряжения, а также значение Р₂.

Как изменятся потери, если алюминиевые провода заменить на медные с удельным сопротивлением ρ₂ и диаметром d₂?

Исходные данные к задаче 4.4

Вариант	L, км	d, мм	U1, кB	I1, A	d2 , мм	ρ1, Ом∙м	ρ2, Ом.м
а	5	12	100	5	10	2,9 10 ̶ 8	1,8 10 ̶ 8
б	7	12,5	100	6	11
в	8	14	110	5	12
г	9	15	115	8	12
д	11	16	120	4,5	14

Примечание. При расчетах в зад. 4.4 следует удваивать длину проводов, так как заданное значение L определяет только расстояние между источником тока и потребителем.