Задача 1

Сжатие воздуха в компрессоре происходит по изотерме, адиабате и политропе с показателем политропы n. Масса сжимаемого воздуха m, начальное давление р₁ = 0,10 Мпа, начальная температура t₁, степень повышения давления р_2.

Определить для каждого из трёх процессов сжатия конечную температуру воздуха, работу, отведённое тепло, изменение внутренней энергии и энтропии воздуха. Изобразить процессы сжатия в p,v и T,s – диаграммах. Данные для решения приведены в таблице 2. Результаты расчетов свести в таблицу 1.

Таблица 1

Таблица 2

Задача 2

Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого давления на примере паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, определив работу, получаемую в турбине, термический КПД цикла и удельный расход пара для двух различных значений начальных и конечных параметров пара. Определить конечное значение степени сухости х₂ (при давлении р₂).

Изобразить схему простейшей паросиловой установки и дать краткое описание ее работы и ее цикла в Т, s и h, s диаграммах.

Данные для решения приведены в таблице 3.

Таблица 3

Задача 3

При сушке пожарных рукавов в сушильной установке используется атмосферный воздух. В калорифере воздух подогревается до t₂ и направляется в сушильную камеру, откуда он выходит с температурой t₃.

Определить: энтальпию (h), влагосодержание (d), относительную влажность (φ), температуру точки росы (t_P), температуру мокрого термометра (t_М) и парциальное давление пара (р_П) в конце процессов нагрева и сушки.

Определить  расход воздуха и теплоты для испарения 100 кг влаги, если известны температура поступающего воздуха t = 20 ^оС и его относительная влажность φ.

Изобразить процессы нагрева и сушки в h-d диаграмме влажного воздуха.

Данные для решения приведены в таблице 5.

Таблица 5

Задача 4

Предложить оптимальную конструкцию двухслойной тепловой изоляции паропровода диаметром d₂/d₁, если толщины слоев одинаковы δ₂ = δ₃, температура внутренней поверхности трубы t₁, наружной поверхности изоляции t₄. Коэффициенты теплопроводности материала трубы l₁=55 Вт/(м×К), одного из слоев изоляции l₂, другого l₃.

Для решения задачи необходимо рассмотреть различные случаи расположения изоляции (1-2-3, 1-3-2).

Определить потери теплоты с единицы длины паропровода и температуры на границе соприкосновения слоев для каждого случая.

Построить графики изменения температуры в слоях изоляции.

Данные для решения приведены в таблице 6.

Таблица 6

Задача 5

По горизонтально расположенной медной трубе течет вода, имеющая температуру t_в, массовый расход G. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз, давление 0,1 МПа.

Определить коэффициенты теплоотдачи a₁ и a₂, соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху.

Также определить коэффициент теплопередачи и тепловой поток q_l, отнесенный к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁, а внешний d₂.

Данные для решения приведены в таблице 8.

Таблица 8

Задача 6

По заданному топливу и паропроизводительности D котельного агрегата выбрать тип топки и коэффициент избытка воздуха a.

Рассчитать теоретически необходимое количество воздуха для горения 1 кг (1 м³) топлива, составить тепловой баланс котельного агрегата и определить его КПД (брутто).

Рассчитать часовой расход натурального и условного топлива (непрерывной продувкой пренебречь).

Вид топлива, давление перегретого пара р_пп и температуру t_пп перегретого пара, температуру питательной воды t_пв, температуру уходящих газов t_ух принять из табл. 11.

Таблица 11