При выполнении контрольной работы нужно решить две задачи и дать ответы на два теоретических вопроса.

Номер варианта задания определяется в зависимости от двух последних цифр учебного шифра студента (номер зачетной книжки).

Номера теоретических вопросов контрольной работы приведены в табл.1.

Таблица 1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Энергетические ресурсы и их использование.

2. Актуальность и потенциал энергосбережения в стране.

3. Ресурсосбережение в сфере материального производства.

4. Взаимосвязь технологических, энергетических и экологических аспектов в промышленных технологиях.

5. Использование тепловой энергии на химических предприятиях.

6. Основные направления энерго- и ресурсосбережения в химической промышленности.

7. Первый закон термодинамики, энергетический баланс.

8. Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы.

9. Эксергия. Эксергетичекая тепловая функция. Уравнение Гюи-Стодолы. Эксергетический КПД.

10. Виды эксергии и их расчет.

11. Эксергетический баланс. Диаграммы потоков  энергии и эксергии.

12. Топливо: его виды; основные характеристики.

13. Теплота сгорания топлива и ее расчет.

14. Материальный баланс горения топлива.

15. Механизм горения газового топлива.

16. Особенности сжигания жидкого и твердого топлива и газофазных отходов.

17. Форсунки для сжигания жидкого топлива.

18. Топки для сжигания твердого топлива.

19. Расчеты процессов горения топлива.

20. Горелки и топочные устройства для сжигания газового топлива и газофазных отходов.

21. Паро- и теплогенераторы в химической промышленности.

22. Процессы, протекающие в котлоагрегате.

23. Тепловой баланс и КПД котлоагрегата. Расход топлива.

24. Парогенераторы, работающие на воде.

25. Парогенераторы, работающие на высокотемпературных жидких теплоносителях.

26. Теплогенераторы, работающие на высокотемпературных жидких теплоносителях.

27. Котлы-утилизаторы: устройство и их работа.

28. Паровые турбины.

29. Газовые турбины.

30. Энерготехнологический принцип организации процессов в химической промышленности.

31. Эксергетический анализ процессов сжатия газов  и жидкостей.

32. Эксергетический анализ процессов расширения газов и жидкостей.

33. Эксергетический анализ процессов сжигания топлива.

34. Анализ и термодинамическая оптимизация химико-технологических систем.

35. Вторичные энергетические ресурсы химической промышленности.

36. Использование низкотемпературных вторичных энергоресурсов.

37. Энерготехнологическое комбинирование в химической технологии.

ЗАДАЧИ

Задача 1

Для утилизации теплоты газового потока с температурой t_г^' и расходом G_г используется энерготехнологическая установка, состоящая из двух теплообменников, вырабатывающая из воды сухой насыщенный пар при давлении P_п и охлаждающая газ до t_г^'' = 130 ⁰С. Давление питательной воды равно давлению вырабатываемого пара.

Изобарная теплоемкость газа  с_р = 1,1·10³ + 0,1·t, Дж/(кг·К).

Определить тепловую нагрузку на каждый теплообменник и полную тепловую мощность установки, паропроизводительность установки, необходимые площади поверхности теплопередачи теплообменников.

При расчетах средний коэффициент теплопередачи от газов к  стенке трубы равен α_г, от стенки трубы  к воде при ее подогреве в теплообменнике  II – α_в , а при кипении в теплообменнике I  – α_кип . Теплообменники выполнены из стальных труб с толщиной стенки 4 мм и теплопроводностью 30 Вт/(м · К). Загрязнений стенки труб нет. Численные значения величин взять из табл. 2.

Схема установки:

1, 2, 3 – газ; 4 – холодная вода с температурой t_в^'; 5 - вода при температуре насыщения (пара в воде нет); 6 – сухой насыщенный пар.

Таблица 2

Задача 2

В топке сжигается газообразное топливо с объемным расходом V, нм³/с (м³ при нормальных условиях), заданным составом (табл. 3), температурой t_г. На сжигание подается воздух с температурой t_в. Коэффициент избытка воздуха равен . Недожог топлива отсутствует.

Определить необходимое количество подаваемого воздуха, состав дымовых газов и низшую теплоту сгорания топлива. Составить материальный и тепловой балансы топки с учетом тепловых потерь в окружающую среду q_s .

Мольная изобарная теплоемкость газов, вычисляется по формуле

с_р  = 4,2 [a + в ( t + 273)  + c ( t +273)² ], Дж/(моль · К),

где коэффициенты взять из табл. 4.

Таблица 3

Таблица 4

При решении задачи 1 следует использовать уравнения теплового баланса, основное уравнение теплопередачи, выражение для средне-логарифмической разности температур для каждого из теплообменников I и II.

При решении задачи 2 следует использовать формулы для расчета процесса горения топлива, приведенные, в частности, в [1], [2].