ВТОРАЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Задача 1. Смесь, состоящая из М₁киломолей азота и М₂ киломолей кислорода с начальными параметрами р₁=1 МПа и Т₂=1000 К расширяется до давления р₂. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, ее массу и начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения и теплоту, участвующую в процессе.

Дать сводную таблицу результатов и анализ ее. Показать процессы в pv- и Ts – диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.7.

Указание. Показатель адиабаты, а следовательно, и теплоемкости c_p и c_v следует принять постоянными, не зависящими от температуры.

Таблица 7

Последняя цифра шифра	М₁	М₂	Предпоследняя цифра шифра	р₂, МПа	n
кмоль
	0,1	0,9		0,43	1,2
	0,2	0,8		0,40	1,3
	0,3	0,7		0,35	1,5
	0,4	0,6		0,33	1,6
	0,5	0,5		0,31	1,7
	0,6	0,4		0,47	1,1
	0,7	0,3		0,54	0,5
	0,8	0,2		0,57	0,8
	0,9	0,1		0,62	0,7
	0,5	0,5		0,66	0,6

Задача 2.По горизонтально расположенной стальной трубе (λ=20 Вт/(м·К)) со скоростью w течет вода, имеющая температуру t_в. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз, давление 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху; коэффициент теплоотдачи и тепловой поток q_l, отнесенный к 1 м длинны трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁, внешний-d₂. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.8.

Таблица 8

Последняя цифра шифра	t_в, °С	10·w, м/с	Предпоследняя цифра шифра	t_воз, °С	d₁	d₂
мм
		2,5 3,6 2,7 3,8 1,9 2,1 2,3 4,2 4,3 4,4

Ответить на вопросы: Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи? Какой режим движения окружающего трубу воздуха? Почему можно при расчете принять равенство температур t₂ ≈ t_в?

Указание. При определении коэффициента теплоотдачи использовать табл. 3 приложения.

Задача 3.Определить поверхность нагрева рекуперативного газовоздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход нагреваемого воздуха при нормальных условиях V_н, средний коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к воздуху К, начальные и конечные температуры продуктов сгорания и воздуха соответственно t₁', t₁'', t₂' и t₂''. Данные необходимые для решения задачи, выбрать из табл.9.

Изобразить графики изменения температур теплоносителей для обоих случаев.

Таблица 9

Последняя цифра шифра	10^-3·V_н, м³/ч	К, Вт/(м²·К)	Предпоследняя цифра шифра	t₁', °С	t₁'', °С	t₂', °С	t₂'', °С

Задача 4. 1 кг водяного пара с начальным давлением р₁ и степенью сухости х₁ изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь hs – диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить в pv- и Ts- и hs – диаграммах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл 10.

Таблица 10

Последняя цифра шифра	р₁, МПа	x₁	Предпоследняя цифра шифра	q, кДж/кг

		0,97
	3,5	0,96
		0,95
	4,5	0,93
		0,93

	5,5	0,92
		0,91
	6,5	0,95
		0,92
		0,91

Задача 5. Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и противоточной схем. Привести график изменения температур для обеих схем движения. Значения температур газа t₁’ и t₁’’, воды t₂’ и t₂’’, расхода воды М и коэффициента теплопередачи К выбрать из табл.11.

Таблица 11

Последняя цифра шифра	t₁’, ⁰С	t₁’’, ⁰С	t₂’, ⁰С	t₂’’, ⁰С	Предпоследняя цифра шифра	М, кг/с	К, Вт/(м²К)
						1,4
						1,3
						1,2
						1,1
						1,0
						0,9
						0,8
						0,7
						0,6
						0,5

Задача 6. Определить часовой расход пара D (килограммов в час) и удельный расход пара d (килограммов на киловатт-час) на конденсационную паровую турбину, работающую без регенерации теплоты, по заданной электрической мощности турбогенератора N_эл, давлению p₁ и температуре t₁ перегретого пара перед турбиной и относительному внутреннему КПД турбины η_oi. Давление пара в конденсаторе принять p₂ = 4 кПа. Механический КПД турбины η_м, и КПД электрогенератора η_э принять η_м= η_э=0.99. Определить также степень сухости пара в конце теоретического и действительного процессов расширения (изобразив процессы в h-s – диаграмме) и абсолютный электрический КПД турбогенератора. Мощностью привода питательного насоса пренебречь. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.12.

Таблица 12

Последняя цифра шифра	N_эл,МВт	η_oi	Предпоследняя цифра шифра	p₁, МПа	t₁, °С

		0,76		8,5
		0,77		9,5
		0,79		9,2
		0,81
		0,83

		0,85
		0,84
		0,82
		0,80		8,6
		0,86		9,0

Изобразить схему ПСУ и дать ее краткое описание. Объяснить, как влияют начальные и конечные параметры пара на КПД цикла Ренкина, а также на степень сухости пара в конце расширения (x₂). Указать, каковы минимально допустимые значения x₂ и почему?