Теплообменные процессы
Идеальный газ с постоянной теплоёмкостью. Определение изменения энтропии. Удельная работа расширения при изобарическом процессе. Закона Клапейрона-Менделеева. Количество подведённого и отведённого тепла. Вычисление температуры поверхностей стенки.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.12.2014 |
| Размер файла | 341,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования Республики Беларусь
Могилёвский государственный университет продовольствия
Кафедра «Теплохладотехники»
Контрольная работа
по дисциплине «Теплотехника и термодинамика»
2008
Задача 1
теплоёмкость энтропия изобарический
Определить давление, объём, температуру газа в начале процесса (р1, V1, T1) и конце процесса (р2, V2, T2), теплоту Q1-2, работу расширения L1-2, изменение внутренней энергии ?U1-2, энтальпии ?Н1-2 и энтропии ?S1-2. Изобразить процесс в р, v и Т, s - диаграммах. Газ считать идеальным с постоянной теплоёмкостью.
Исходные данные
|
Условие процесса |
Параметры в точках процесса |
Газ |
Масса газа m, кг |
|||
|
t1, 0C |
V1,м3 |
р2, МПа |
||||
|
V=const |
40 |
2 |
0.3 |
N2 |
3 |
Решение
T=t+273,16=40+273,15=313,15 (K)
Из уравнения Клапейрона-Менделеева выразим давление р1 для данного газа при температуре Т1.
Где Rm = 8314 Дж/кмоль·К - универсальная (молярная) газовая постоянная.
М - молярная масса, численно равная относительной массе молекулы.
Так как V1=V2=const то:
Из выше приведённого соотношения выразим Т2:
Найдём теплоту процесса:
Где сv -удельная теплоёмкость вещества при постоянном объеме для Сv = 0,745 (кДж/(кг·К)) [2].
Так как V1=V2, то работа расширения L1-2=0 и изменение внутренней энергии ?U1-2=Q1-2.
Найдём изменение энтропии ?S1-2:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задача 2
Пользуясь h, s - диаграммой для водяного пара, определить термические параметры состояния (p, v, t), энтальпию h и энтропию s в начале и в конце заданного процесса, а так же качественное состояние H2O (жидкость, насыщенная жидкость, влажный, сухой насыщенный или перегретый пар) в начале и конце процесса. Для влажного пара определить степень сухости х. Определить удельную теплоту q1-2 и удельную работу расширения l1-2, изобразить схематически процесс в T, s - и h, s - диаграммах.
Исходные данные
|
Условие процесса |
t1, 0C |
p1, МПа |
P=const |
|
|
250 |
2 |
?t, 0C |
||
|
P=const |
150 |
Решение
По h, s - диаграмме определим параметры и состояние водяного пара. Для первоначального состояния:
- энтальпия h1=2903,23 кДж/кг
- энтропия s1=6,5474 кДж/(кг·К)
- удельный объём v1=0,112 (м3/кг)
Качественное состояние воды: - перегретый пар т.к. t1>tн=212,38 0С.
- энтальпия h2=3248,2 кДж/кг
- энтропия s2=7,1289 кДж/(кг·К)
- удельный объём v2=0,1512 (м3/кг)
Качественное состояние воды: - перегретый пар т.к. t2>tн=212,38 0С.
Удельная теплота при изобарическом процессе:
Удельная работа расширения при изобарическом процессе:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задача 3
Определить начальные конечные параметры состояния (p, v, t), теплоту q и работу расширения l для каждого процесса, из которых состоит цикл. Для цикла в целом определить подведённую q1 и отведённую q2 теплоту, работу цикла lц и термический КПД зт, считая рабочим телом воздух в идеально-газовом состоянии с постоянной теплоёмкостью. Изобразить цикл в p, v - диаграмме.
Исходные данные
|
Процесс 1-2 |
p2/p1 |
Процесс 2-3 |
Процесс 3-1 |
p1 |
t1 |
|
|
T=const |
0,15 |
V=const |
q3-1=0 |
МПа |
0С |
|
|
1 |
560 |
Решение
Определим параметры рабочего тела (воздуха) в каждой точке цикла:
Значение параметров в точке 1:
Из закона Клапейрона-Менделеева выразим удельный объём газа
Значение параметров в точке 2:
Из закона Бойля-Мариотта выразим удельный объем газа:
Значение параметров в точке 3:
Из уравнения Пуассона для адиабаты выразим p3:
Из уравнения Пуассона для адиабаты выразим T3:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определим теплоту и работу расширения в каждом процессе цикла:
Количество подведённого тепла:
Количество отведённого тепла:
Работа цикла:
Критерием для оценки теплового цикла служит КПД, представляющий собой отношение количества теплоты, преобразованной в полезную работу, к количеству подведённой теплоты.
Задача 4
Стена помещения выполнена из кирпича (толщина кладки l1, коэффициент теплопроводности л1) и покрыта снаружи слоем теплоизоляции толщиной l2 с коэффициентом теплопроводности л2. Температура воздуха внутри помещения tж1, коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки б1. Температура наружного воздуха tж2, коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции б2. Температура внутренней поверхности стены tс1, наружной поверхности теплоизоляции tс3, температура в плоскости соприкосновения кирпичной стены и теплоизоляции tс2.
Исходные данные
|
l1 |
л1 |
б1 |
k |
л2 |
б2 |
tж1 |
tж2 |
|
|
мм |
Вт/(м·К) |
Вт/(м2·К) |
Вт/(м2·К) |
Вт/(м·К) |
Вт/(м2·К) |
0С |
0С |
|
|
500 |
0,81 |
8,7 |
0,3 |
0,05 |
19 |
18 |
-25 |
Решение
Определим плотность теплового потока q выразив её из формулы:
Где Q - количество теплоты проходящей через поверхность F.
k - коэффициент теплопередачи.
Плотность теплового потока будет определяться:
Определим толщину теплоизоляционного слоя, выразив её и уравнения коэффициента теплопередачи для нашего случая:
Вычислим температуры поверхностей стенки:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задача 5
В паровом теплообменном аппарате, сухой насыщенный водяной пар конденсируется при давлении pн до состояния кипящей жидкости, а охлаждающая вода нагревается от температуры t'2 до t''2. Определить расход пара G1 и площадь теплообменника F, если известен коэффициент теплопередачи k. Изобразить график изменения температур теплоносителей.
Исходные данные
|
pн |
k |
t'2 |
t''2 |
G2 |
|
|
МПа |
Вт/(м2·К) |
0С |
0С |
кг/с |
|
|
0,3 |
1300 |
14 |
60 |
2,5 |
Решение
По давлению насыщения определим температуру насыщения, она равна:
- tн=133,53 0С
Удельная теплота конденсации:
- r=2163,44 кДж/кг
Теплоёмкость воды:
- Cp=4,19 кДж/(кг·К)
Расчетной формулой для теплообменных аппаратов служит уравнение теплового баланса:
Где q - тепловой поток от горячего теплоносителя к холодному.
G - секундный расход теплоносителя.
Из уравнения теплового баланса для кипящей жидкости выразим секундный расход теплоносителя:
Определим средний температурный напор по всей длине нагрева:
Из уравнения теплопередачи для теплообменников, выразим площадь поверхности нагрева:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Список использованной литературы
1. Г.А. Матвеев. «Теплотехника». Москва. «Высшая школа» 1981 г.
2. Х. Кухлинг. «Справочник по физике», Москва. «МИР». 1982.
3. А.А. Александров. «Термодинамические свойства воды и водяного пара». Москва. «Энергия». 1980.
4. Е.А. Краснощёков, А.С. Сукомел. «Задачник по теплопередаче». Москва. «Энергия» 1980.
5. Т.Н. Андрианова, Б.В. Дзампов, В.Н. Зубарев, С.А. Ремизов. «Сборник задач по технической термодинамике». Москва, Ленинград «Энергия». 1964 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение параметров цикла со смешанным подводом теплоты в характерных точках. Политропное сжатие, изохорный подвод тепла, изобарный подвод тепла, политропное расширение, изохорный отвод тепла. Количество подведённого и отведённого тепла, КПД.
контрольная работа [83,3 K], добавлен 22.04.2015Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Формулирование закона увеличения энтропии Клаузиусом. Энтропия как мера беспорядка, а ее увеличение - движение к хаосу. Сомнения в истинности закона в настоящее время и сущность нулевой энтропии. Жизнь и цивилизация - способы передачи энтропии в системе.
доклад [7,3 K], добавлен 19.02.2009Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Удельная теплоемкость - отношение теплоты, полученной единицей количества вещества, к изменению температуры. Зависимость количества теплоты от характера процесса, а теплоемкости - от условий его протекания. Термодинамические процессы с идеальным газом.
реферат [81,5 K], добавлен 25.01.2009Уравнение Менделеева-Клайперона, газовая постоянная. Отношение абсолютных давлений и температур. Нахождение количества теплоты произвольной массы газа в изобарном процессе. Состояние идеального газа. Работа в изотермическом и адиабатном процессах.
задача [333,3 K], добавлен 16.06.2012Уравнение Менделеева–Клапейрона - самое простое, надежное и известное уравнение состояния идеального газа. Межмолекулярное взаимодействие в реальных газах, приводящее к конденсации (образование жидкости). Среднее значение его потенциальной энергии.
презентация [1,2 M], добавлен 13.02.2016Передача энергии от одного тела к другому. Внутренняя энергия и механическая работа. Первое начало термодинамики. Формулировки второго закона термодинамики. Определение энтропии. Теоремы Карно и круговые циклы. Процессы, происходящие во Вселенной.
реферат [136,5 K], добавлен 23.01.2012Расчет параметров потоков продуктов сгорания и пароводяной среды, геометрических характеристик поверхностей нагрева, тепловой изоляции экономайзера. Проверка значений газодинамических сопротивлений. Определение изменения температуры по высоте стенки.
курсовая работа [124,3 K], добавлен 25.12.2013Определения молекулярной физики и термодинамики. Понятие давления, основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона).
презентация [972,4 K], добавлен 06.12.2013Определение расхода охладителя для стационарного режима работы системы и расчет температуры поверхностей стенки со стороны газа и жидкости. Расчет линейной плотности теплового потока, сопротивления теплопроводности, характеристик системы теплоотвода.
курсовая работа [235,2 K], добавлен 02.10.2011Ребристые, спиральные и витые теплообменные аппараты. Теплообменники с неподвижными трубными решетками, с температурными компенсаторами на кожухе, с плавающей головкой. Аппараты теплообменные с воздушным охлаждением. Теплообменники пластинчатые разборные.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 17.10.2014Расчет допустимого количества воды, сбрасываемой ГРЭС в пруд. Процессы массообмена при вынужденной конвекции от плоской пластины. Определение теплового потока. Давление пара в котле. Определение температуры на границах между слоями стенки парового котла.
курсовая работа [141,7 K], добавлен 17.05.2014Коэффициент термического расширения, формулы. Фазовые переходы первого и второго рода в термодинамике. Плавление и кристаллизация, испарение и конденсация, сублимация и десублимация. График зависимости изменения объема воды от температуры и времени.
лабораторная работа [402,2 K], добавлен 22.09.2013Определение и модель идеального газа. Микроскопические и макроскопические параметры газа и формулы для их расчета. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клайперона). Законы Бойля Мариотта, Гей-Люссака и Шарля для постоянных величин.
презентация [1008,0 K], добавлен 19.12.2013Определение основных параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла. Вычисление удельной работы расширения и сжатия, количества подведенной и отведенной теплоты. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла.
курсовая работа [134,6 K], добавлен 20.10.2014Определение температуры в зоне контакта плиты, слоя. Напряженно–деформированное состояние слоя. Условие термосиловой устойчивости покрытия. Вычисление контактного давления. Нахождение закона изменения толщины покрытия вследствие износа, численные расчеты.
дипломная работа [526,7 K], добавлен 09.10.2013Определение импульса, полной и кинетической энергии электрона. Расчет плотности и молярной массы смеси. Уравнение состояния Менделеева-Клапейрона, описывающее поведение идеального газа. Коэффициент внутреннего трения воздуха (динамической вязкости).
контрольная работа [405,8 K], добавлен 22.07.2012Изучение поведения энтропии в процессах изменения агрегатного состояния. Анализ её изменения в обратимых и необратимых процессах. Свободная и связанная энергии. Исследование статистического смысла энтропии. Энергетическая потеря в изолированной системе.
презентация [1,6 M], добавлен 13.02.2016Исследование распределения температуры в стенке и плотности теплового потока. Дифференциальное уравнение теплопроводности в цилиндрической системе координат. Определение максимальных тепловых потерь. Вычисление критического диаметра тепловой изоляции.
презентация [706,5 K], добавлен 15.03.2014
