Контрольная по теплотехнике

   Задачи  2. Рассчитать смешанный цикл двигателя внутреннего сгорания, т.е. найти параметры Р, v и t для характерных точек цикла, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, а также работу в отдельных процессах и цикле. Определить также степень предварительного расширения, степень повышения давления и термический КПД цикла. Параметры выбрать из табл. 2.

   Исходные  данные:

   Q_р = 1,05 кДж - количество теплоты, подводимой в изобарном процессе

    = 0,001 м³  начальный объем

   Qv = 0,65 кДж - количество теплоты, подводимой в изохорном процессе

    - cредняя теплоемкость

   

    - показатель адиабаты

    - газовая постоянная

    - степень сжатия

   

     

   Решение:

   1. Найдем параметры в характерных  точках:

   Точка 2

   

 м³

   

   

МПа

   

   Точка 3

   

 

   Для определения  температуры в третьей точке  воспользуемся уравнением:

   

   

   

- степень повышения давления

   

МПа 

   Точка 4

   

 МПа

   Для определения  температуры в четвертой точке  воспользуемся уравнением:

   

   

   

   

 степень предварительного расширения

   

   Точка 5

   

 МПа

   

   

= 0,001

   С учетом найденных значений температур формула для КПД имеет вид:

   

   Работа  в изобарном процессе определяется по формуле:

   

Дж

   Работа  в изохорном процессе определяется по формуле:

   

Дж 

   Таблица результатов

 

   

   Определяем  изменение внутренней энергии процесса:

   

   

   

   

   

 

   Определяем  изменение энтальпии

   

   

   

   

   

   

   Определяем  изменение энтропии

   

   

   

   

   

   

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Задача 3. Определить индикаторную и эффективную мощности (кВт) и производительность V м3/с одноцилиндрового поршневого компрессора по следующим данным: диаметр цилиндра D, ход поршня S, частота вращения вала компрессора п, среднее индикаторное давление , механический КПД компрессора = 0,85, коэффициент подачи = 0,75. Параметры выбрать из табл. 3. 

   Исходные  данные:

   D = 240 мм

   S = 240 мм

   n = 500 об/мин

    МПа

   Решение:

  В одноступенчатом компрессоре степень повышения давления обычно не превышает:

  

  

  Дальнейшее  повышение давления приводит к чрезмерному росту температуры газа в конце сжатия, что вызывает ухудшение качества смазки цилиндров (вплоть до ее самовоспламенения).

 В процессе нагнетания, когда поршень доходит до верхней мертвой точки, в цилиндре остается газ, занимающий объем между крышкой цилиндра и днищем поршня. Этот объем называется вредным. При обратном ходе поршня, прежде чем начнется всасывание очередной порции воздуха, происходит расширение газа, оставшегося во вредном объеме, до давления несколько ниже атмосферного. Только после этого откроется всасывающий клапан и, следовательно, свежая порция воздуха будет меньше рабочего объема цилиндра, описываемого поршнем. С увеличением давления сжатия р; эффективная часть хода поршня, соответствующая заполнению цилиндра новой порцией воздуха, уменьшается и, значит, снижается производительность компрессора. 

 1. Мощность  привода идеального компрессора.

 При одинаковых степенях повышения давления газа в каждой ступени, мощности привода  каждой ступени одинаковы. Для расчета можно воспользоваться формулой:

                                                                    (1)

   

   

кВт

   

 м³

   

   

   Расход  воздуха определяется

   

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Задача 4. Определить термический КПД цикла двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты, если начальное давление МПа, количество подведенной теплоты составляет , температура рабочего тела (воздуха) и конце сжатия , степень сжатия . Сжатие и расширение происходит по адиабатам.

   Как изменится термический КПД цикла, если при том же общем количестве подведенной теплоты, часть , (в %) подвести по изохоре? Цикл изобразить в Р-V и Т-S диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из табл. 4.

   Исходные  данные:

   

   

   

   

   Решение:

   1. Найдем параметры в характерных  точках:

   Точка 2 и 1

   

 м³

   

 м³

   

   

МПа

   

   Точка 3

   

 МПа

   Для определения температуры в 3 точке воспользуемся уравнением:

   

   

   

 степень предварительного расширения

   

   Точка 4

   

 МПа

   

   

= 0,11

   Таблица результатов

 

   С учетом найденных значений температур формула для КПД имеет вид:

   

   Если 24% тепла подводить по изохорном  процессе

   Количество  теплоты  МДж 

   Термический КПД при изохорном процессе

   

   Термический КПД при изобарном процессе

   

   Термический КПД при 24% вводе теплоты при  изохоре

   

   

   

   Таким образом, термический КПД системы уменьшился на 7,2 %

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Задача 5. Поверхность нагрева состоит из плоской стальной стенки толщиной . По одну сторону стенки движется горячая вода, средняя температура которой , по другую - вода со средней температурой или воздух, средняя температура которого . Определить для обоих случаев удельный тепловой поток q Вт/м2 и коэффициент теплопередачи, а также значения температур на обеих поверхностях стенки. Найти изменение удельного теплового потока для первого случая, если с каждой стороны стальной стенки появится накипь толщиной в 1 мм. Коэффициенты теплопроводности стали = 45 Вт/(м-К), а накипи = 0,6 Вт/(м-К). Коэффициенты теплоотдачи для горячей воды к стенке для обоих случаев , от стенки к воде , а от стенки к воздуху . Параметры выбрать из табл. 5.