Теплотехника и применение теплоты
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
v2 = 0,056 м3 = 6,25 МПа v3 = 0,056 м3
p4 = 6,25 МПа v4 = 0,0785 м3= 0,293 МПа v5 = 0,841 м3 - координаты= 293 K 1-2 ?s = 17,22= 642,6 K 2-3 ?s = 649,52= 1220,9 K 3-4 ?s = 437,43= 1709,3 K 4-5 ?s = - 15,47= 859,2 K 5-1 ?s = - 1088,7
Контрольный вопрос.
В чём смысл второго закона термодинамики?
Второй закон термодинамики исключает возможность создания вечного двигателя второго рода. Имеется несколько различных, но в тоже время эквивалентных формулировок этого закона. 1 - Постулат Клаузиуса. Процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких либо других изменений в системе. Это явление называют рассеиванием или дисперсией энергии. 2 - Постулат Кельвина. Процесс, при котором работа переходит в теплоту без каких либо других изменений в системе, является необратимым, то есть невозможно превратить в работу всю теплоту, взятую от источника с однородной температурой, не проводя других изменений в системе. политропа газ рабочий тело
Задача №3
Определить потери теплоты за 1 час с 1 м. длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если известны наружный диаметр d трубы, температура стенки трубы tст и температура воздуха tв в помещении.
Дано:= 120 ммст = 42?Св = -5?C
Решение:
Определим значение критерия Грасгофа по формуле:
где g - ускорение свободного падения;
? - термический коэффициент объёмного расширения газов:
?t - температурный капор между средой и стенкой теплоносителя.
?t = 42 + 5 = 47?С- определяющий геометрический размер для трубы.= D = 120 мм = 0,120 м.
?ж = 15,0610-6 - кинематическая вязкость
Определим критерий Прандтля:
где аж - температуропроводность теплоносителя.
?ж = 24,4 10-3 - коэффициент теплопроводности.
Подставляя значения в формулу, получим:
Определим произведение коэффициентов:
Условие соответствует ламинарному движению по горизонтальной трубе.
По табличным данным определяем коэффициенты к уравнению:
А = 0,5; m = 0,25
По уравнению (критерий Нуссельта):
Или
Определяем:
По уравнению Нуссельта:
где ? - коэффициент теплоотдачи
(?ж=0,02543)
Количество теплоты:
Переведём Вт в Дж (по соотношению величин теплового потока) 1 Вт=1 Дж/с.
За 1 час потери теплоты составят:= 11,613600 = 41,796 кДж/ч.
Контрольный вопрос.
Конвективная теплоотдача определяется критериями Нуссельта (Nu), Прандтля (Pr), Грасгофа (Gr).
Из них число Нуссельта (Nu) определяет теплоотдачу на границе жидкость -твёрдое тело.
Задача №4
Определить площадь поверхности нагрева газоводяного рекуперативного теплообменника, работающего по противоточной схеме. Греющий теплоноситель - дымовые газы с начальной температурой tг? и конечной tг?. Расход воды через теплообменник - Gв , начальная температура воды - tв?, конечная - tв?. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы - ?г и от стенки трубы к воде ?в. Теплообменник выполнен из стальных труб с внутренним диаметром d =50 мм и толщиной стенки ? = 1мм. Коэффициент теплопроводности стали ? = 62 Вт/(мК). Стенку считать чистой с обеих сторон.
Определить также поверхности теплообмена при выполнении теплообменника по прямоточной схеме и при сохранении остальных параметров неизменными.
Для обеих схем движения теплоносителя (противоточной и прямоточной) показать без расчёта графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена. Указать преимущества противоточной схемы.
Дано:
?1 = 40 Вт/(м2К)
?2 = 660 Вт/(м2К)в = 1750 кг/чв? = 13?Св? = 113?Сг? = 670?Сг? = 470?С= 50 мм
? = 1 мм
?ст = 62 Вт/(мК)
Решение:
Изобразим графики изменения температур теплоносителя по обоим схемам.
Решение:
?t? = tг?- tв?
??tм = tг?- tв?
?t? = 670 - 13 = 657
?tм = 470 - 113 = 357
Решение:
?tм = tг?- tв?
?t? = tг?- tв
?tм = ?t? = 470 - 13 = 457670 - 113 = 557
Можно использовать среднелогарифмический температурный напор:
Прямоток: Противоток:
Определим коэффициент теплопередачи:
Теплота, полученная водой в рекуператоре:
Переведём в секунды:
: 3600 = 203,29 кДж/с
Определим площади поверхности нагрева по схемам:
Прямоток: Противоток:
Преимущество схемы с противотоком в том, что площадь поверхности нагрева требуется меньше, что более экономично по конструктивным соображениям, так как требуется меньше металла.
Задача №5
Определить количество влаги W, потребное количество воздуха L и расход теплоты на сушку Q для конвективной зерносушилки производительностью G1, если начальное значение относительной влажности зерна w1 и конечное w2, влагосодержание d1 и температура воздуха t1 на входе в сушилку, влагосодержание d2 и температура воздуха t2 на выходе из сушилки, температура наружного воздуха t0