Теплотехника 4 задачи + теория. «Технический сервис в АПК» и «Автомобили и технические системы в агробизнесе»

<в начало

Примечание.

Буквой X – обозначена предпоследняя цифра зачетной книжки, буквой L – последняя цифра зачетной книжки. К примеру номер зачетной книжки 18025: в задании написано «...начальное давление p₁= 0,XL МПа, начальная температура t₁= XL°С, степень сжатия ε = 1L…» это означает, что начальное давление p₁=0,25 МПа, начальная температура t₁= 25°С, степень сжатия ε = 15.

Задачи 1. Определить для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты параметры (p, υ, Т) в характерных для цикла точках, количество подведенной и отведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла, если начальное давление p₁= 0,XL МПа, начальная температура t₁= XL°С, степень сжатия ε = 1L, степень повышения давления λ=1,5, степень предварительного расширения ρ = 1,6 и показатель адиабаты k=1,4. Рабочее тело обладает свойствами воздуха. Изобразить цикл в рυ-диаграмме.

Задача 2. Цикл ГТУ с подводом теплоты при р = const характеризуется температурами t₁ = XL°C и t₂ = 9XL°C; степень сжатия π=5, а начальное давление равно 0,1XL МПа. Сжатие воздуха производится осевым компрессором по адиабате. Определить работу компрессора, полную и полезную работу (работу цикла) турбины и термический к. п. д.

Задача 3. Плоская кирпичная стенка хлебопекарной печи с одной стороны омывается продуктами сгорания топлива с температурой t₁=1XL0 ^°С, а с другой – воздухом помещения с температурой t₂ = XL°С. Коэффициент теплоотдачи конвекцией равны соответственно α₁ = 1XL Вт/(м²·К) и α₂ = 1L Вт/(м²·К). Коэффициент теплопроводности стенки λ = 0,6 Вт/(м²·К), толщина стенки δ = 520 мм. Кроме теплоотдачи конвекцией со стороны продуктов сгорания на стенку падает лучистый тепловой поток, часть которого q_луч = 1XL0 Вт/м² поглощается поверхностью стенки. Определить плотность теплового потока, проходящего через стенку.

Задача 4. Определить расчетную тепловую нагрузку на отопление и на вентиляцию для локомотивного депо из 4 производственных зданий, каждое с наружным объемом XL00 м³, и больницы с наружным объемом X000 м³. Расчетная температура наружного воздуха t_но=-XL^оС. Расчетная внутренняя температура производственных зданий t_вр=18 °С, а больницы t_вр=20°С. Расчетная температура наружного воздуха для вентиляции t_нв=XL-3°С. Удельную тепловую нагрузку вентиляции для производственного здания принять 0,4L Вт/(м³ °С), для больницы принять 0,3L Вт/(м³ °С). Удельная отопительная характеристика для производственных зданий 0,5X Вт/(м³ °С), для больницы 0,4X Вт/(м³ °С).

Таблица с готовыми вариантами. В таблице представлены только решения задач. Теория отдельно разбирается.

Задание 5. По последним цифрам зачетной книжки выбираем номер теоретического вопроса, в случае, когда значение последних цифр зачетной книжки превышает значение 60, для выбора номера теоретического вопроса из цифры зачетной книжки вычитаем число 60 (пример: номер зачетной книжки 18084, в этом случае номер теоретического вопроса будет 84 – 60 = 24, то есть вопрос номер 24).

Перечень теоретических вопросов

1. Теплоемкость. Виды теплоемкостей.

2. Какова зависимость теплоемкости идеального газа от температуры?

3. Какова общая формулировка и математическое выражение I закона термодинамики?

4. Дайте определение и объясните физическую сущность величин, входящих в уравнение I закона термодинамики.

5. Что называют энтальпией газа? Доказать, что при р=const q=h₂ - h₁.

6. Основные формулировки II закона термодинамики.

7. Термический КПД цикла тепловой машины.

8. Цикл Карно. Его термодинамическая сущность.

9. Эксергия.

10. Определение политропного процесса. Частные случаи политропного процесса.

11. Процесс парообразования в PV-, Ts- и is-диаграммах.

12. Изобразить в P-V и T-S координатах цикл паросиловой установки и дать необходимые пояснения.

13. Цикл компрессорной холодильной установки.

14. Объясните принцип работы теплового насоса.

15. Энтропия. Принцип возрастания энтропии.

16. Объясните отличие в механизме теплопереноса трех элементарных видов теплообмена.

17. Как формулируется основной закон теплопроводности (закон Фурье) в дифференциальной и конечной формах? Дайте анализ этого закона.

18. В чем различие процесса теплоотдачи и теплопередачи?

19. Какие существуют основные формы движения жидкости, и какая между ними разница? Переходит ли одна форма движения в другую и, если переходит, то при каких условиях? Почему теплоотдача соприкосновением при турбулентном движении происходит интенсивнее, чем при ламинарном?

20. В чем сущность теории подобия?

21. Какими основными безразмерными критериями определяется конвективный теплообмен и каков физический смысл этих критериев?

22. Напишите уравнение и дайте формулировку закона Стефана-Больцмана для теплового излучения тела.

23. В чем отличие газового излучения от излучения твердых тел?

24. Какие бывают случаи движения теплоносителей в теплообменных аппаратах? Как меняется температура теплоносителей? Как определяется средний температурный напор в теплообменном аппарате при различных схемах движения теплоносителей?

25. Дайте сравнительную характеристику прямоточной и противоточной схемам движения теплоносителей в поверхностных теплообменных аппаратах.

26. Какие существуют способы сжигания топлива в топках паровых котлов? Какие существуют типы котельных топок?

27. Почему для осуществления процесса полного горения в топку приходится подавать избыточное количество воздуха? Что называется коэффициентом избытка воздуха, каковы его значения для различных типов топок и топлива, чем определяются эти значения?

28. Какие причины вызывают потери при механической и химической неполноте сгорания топлива, какова величина этих потерь для основных видов топлива и основных типов топок? Какие характеристики топлива и в каком направлении влияют на величину этих потерь?

29. Напишите уравнение теплового баланса котла и охарактеризуйте каждую составляющую баланса.

30. Опишите принцип работы и устройство поршневого одноступенчатого компрессора. Приведите его действительную индикаторную диаграмму. Чему равна его действительная производительность?

31. Приведите индикаторную диаграмму многоступенчатого поршневого компрессора. Почему многоступенчатое сжатие уменьшает работу сжатия?

32. Как производится выбор вентиляторов?

33. Как подсчитывают теплопотери через ограждающие конструкции здания?

34. Чему равна величина сопротивления теплопередачи для многослойного ограждения?

35. Как производится подбор отопительных приборов?

36. Как рассчитывается воздухообмен в животноводческих, птицеводческих помещениях?

37. Как определить потребную отопительную нагрузку теплицы, животноводческого помещения?

38. Какими термодинамическими параметрами характеризуется состояние рабочего тела? Укажите связь между этими параметрами.

39. Что такое работа и теплота термодинамического процесса?

40. Сформулируйте первый закон термодинамики. Объясните физическую сущность величин, входящих в уравнение первого закона термодинамики.

41. Приведите формулировки второго закона термодинамики. По каким причинам невозможно построение вечного двигателя?

42. Что понимают под энтропией? Физический смысл энтропии.

43. Что такое теплоемкость? Почему изобарная теплоемкость больше изохорной?

44. Что такое эксергия?

45. Изобразите термодинамический цикл тепловой машины. Что понимают под коэффициентом полезного действия, холодильным коэффициентом?

46. Изобразите циклы ДВС с изохорным, изобарным и смешанным подводом теплоты. Какими параметрами характеризуются эти циклы?

47. Изобразите процесс парообразования на pv-диаграмме. Поясните характерные зоны, изображенные на диаграмме.

48. Изобразите процесс парообразования в Ts-диаграмме. Почему в области влажного пара температура постоянная?

49. Каким образом с помощью is-диаграммы водяного пара можно определить параметры кипящей воды, влажного пара, сухого насыщенного пара, перегретого пара?

50. Какими параметрами характеризуется влажный воздух?

51. Влажный воздух. Id-диаграмма влажного воздуха. Изобразить процесс нагрева, охлаждения и увлажнения воздуха в id-диаграмме.

52. Виды теплообмена. Механизм передачи теплоты при разных видах теплообмена.

53. Что такое теплопроводность? Сформулируйте закон Фурье.

54. Что такое конвективный теплообмен? Сформулируйте закон Ньютона-Рихмана. Что характеризует коэффициент теплоотдачи?

55. Чем отличается процесс теплоотдачи от процесса теплопередачи? Физический смысл коэффициента теплопередач.

56. Расскажите о теплообменных аппаратах. Нарисуйте основные их виды.

57. Изменение температуры горячего и холодного теплоносителя по длине теплообменника при встречном и продольном движении теплоносителя.

58. Напишите уравнение теплового баланса для здания металлообработки и охарактеризуйте каждую составляющую баланса.

59. Что такое водоподготовка? Какие существуют способы обработки питательной воды?

60. Каковы требования к тепловому, влажностному и воздушному режиму животноводческих помещений?