Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева»
Кафедра теплоэнергетики
ТЕПЛОТЕХНИКА
Программа, методические указания и задания к контрольной работе для студентов специальности ГЭ заочной формы обучения (в том числе сокращенные сроки обучения)
Составитель В. Н. Сливной
Рассмотрены и утверждены
на заседании кафедры
Протокол № 4 от 29.11.12
Рекомендованы к печати учебно-
методической комиссией
по специальности
Протокол №14 от 7.12.12
Электронная копия находится в
библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
Кемерово 2012
Методические указания и задание для выполнения контрольной работы специальности ГЭ.
Согласно учебному плану студент-заочник выполняет одну контрольную работу, включающую 6 задач.
Решать задачи необходимо, строго придерживаясь своего варианта. Работы, выполненные не по своему варианту, не рецензируются. Номер варианта по указанию преподавателя определяют либо по списку студентов, который находится в деканате и у преподавателя, либо по таблице вариантов в зависимости от 2-х последних цифр учебного шифра студента. Например, при шифре 36 студент выполняет 36-й вариант задания, для которого в таблице вариантов указаны номера исходных данных к соответствующим задачам: 6, 11, 7, 20, 9, то есть, к 1-й задаче исходные данные берут из таблицы 1 исходных данных в строке под номером 6, ко второй – из таблицы 2 в строке под номером 11 и т. д. Условия задач сопровождать краткими пояснениями и подробными вычислениями. При вычислении какой-либо величины нужно словами указать, какую величину определяют и по какой формуле, на основе каких уравнений или законов. Записав формулу в общем виде и пояснив все входящие в нее величины, подставляют их численные значения и затем результат вычислений. При записи заданных и полученных величин следует обязательно указать единицы их измерения в системе СИ. К задачам обязательно приводить рисунки с пояснениями. Желательно в конце решения сделать выводы по полученным результатам.
Задача 1
В топке котла сжигается уголь состава: Cp = %; Hp = %; Sр = %; Np = %; Оp = %; Ap = %; WP = %. Определить низшую рабочую теплоту сгорания топлива, Сколько тонн этого натурального топлива соответствуют 1000 т условного топлива? Определить также кпд котла и часовой расход данного топлива, если котел производит 10 тонн пара в час с параметрами р =3МПа и t = 450 о С; температура питательной воды t =150о C. Потери в котле составляют q2 = 7,5%, q3 = 1,5%, q4 = 4%, q 5 = 0.6%, q6 = 1,2%. Исходные данные в табл. 1
Задача № 2
m кг газа расширяются от начального состояния при давлении p1 и температуре t1 до конечного давления p2. Определить конечные параметры газа, а так же работу газа, изменение внутренней энергии и количество подведенной теплоты при изотермном, адиабатном и политропном расширении. Показать работу процессов на p-U диаграмме, сопоставить величину работы в этих процессах между собой при графическом и аналитическом определении. Исходные данные в табл. 1.
Задача № 3
Водяной пар с начальным давлением 10 бар и степенью сухости Х=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар адиабатно расширяется в турбине до давления p2. Определить с помощью i-S диаграммы количество теплоты / на 1 кг пара/, подведенной к нему в пароперегревателе; работу цикла Ренкина и степень сухости пара в конце расширения. Определить термический КПД цикла. Привести цикл Ренкина на T-S диаграмме. Исходные данные в табл. 3.
Задача № 4
В поршневом двухступенчатом компрессоре сжимается 1 м3 воздуха от давления р1 =0,1 МПа до давления р2. Начальная температура воздуха t1 oC, показатель политропы сжатия n, коэффициент вредного пространства αв. Определить наивыгоднейшее давление рпр воздуха в промежуточном охладителе, температуру в конце сжатия, работы в ступенях и полную работу.
Полученные результаты сравнить с результатами одноступенчатого сжатия, сделать вывод. Привести p-V диаграмму цикла с указанием процессов. Исходные данные в табл. 4.
Задача № 5
Для цикла двигателя внутреннего сгорания с изохорном подводам теплоты определить параметры всех узловых точек цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла и теоретический КПД цикла. (КПД определить двумя способами и сопоставить результаты). Начальное давление и температура, а также величины ε и λ заданы. Рабочее тело - воздух, масса - 1 кг; теплоемкость рабочего тела принять постоянной. Исходные данные в табл.5.
Таблица 1
| № варианта | Cp,% | Hp,% | Sр,% | Np,% | Оp,% | Ap,% | WP,% |
| 60,1 | 1,8 | 0,5 | 0,3 | 1,0 | 20,1 | 15,2 | |
| 65,1 | 1,8 | 0,3 | 0,5 | 2,0 | 18,1 | 12,2 | |
| 70,1 | 3.5 | 0,3 | 0,5 | 2,0 | 15,3 | 8,3 | |
| 70,5 | 3,6 | 0,8 | 1,4 | 3,2 | 12,5 | 8,0 | |
| 72,4 | 4,1 | 0,7 | 1,5 | 1,9 | 7,6 | 11,8 | |
| 73,4 | 3,2 | 1,1 | 2,3 | 2,4 | 7,7 | 9,9 | |
| 74,5 | 2,3 | 2,1 | 3,4 | 3,5 | 5,8 | 8,4 | |
| 69,6 | 1,4 | 1,2 | 2,2 | 2,6 | 4,9 | 18,1 | |
| 68,6 | 2,5 | 1,3 | 3,3 | 1,7 | 5,8 | 16,8 | |
| 67,7 | 3,6 | 0,8 | 4,4 | 2,5 | 6,7 | 14,3 | |
| 66,8 | 4,5 | 1,2 | 3,2 | 3,8 | 7,6 | 12,9 | |
| 65,9 | 5,4 | 1,3 | 2,1 | 4,6 | 8,5 | 12,2 | |
| 64,8 | 4,3 | 0,7 | 1,2 | 3,4 | 9,6 | 16,0 | |
| 63,7 | 3,2 | 0,6 | 2,1 | 2,8 | 10,7 | 16,9 | |
| 70,6 | 3,1 | 0,7 | 3,2 | 1,4 | 9,8 | 11,2 | |
| 67,5 | 2,2 | 2,5 | 4,3 | 2,5 | 8,7 | 12,3 | |
| 62,4 | 1,3 | 3,3 | 3,2 | 3,5 | 7,8 | 18,5 | |
| 59,3 | 2,4 | 2,3 | 2,2 | 4,6 | 6,7 | 22,5 | |
| 67,2 | 3,5 | 1,4 | 1,3 | 3,7 | 7,6 | 15,3 | |
| 70,3 | 3,4 | 0,9 | 3,4 | 2,5 | 7,5 | 12,0 |
Таблица 2
| Вари ант | P1, бар | P2, бар | t1, оС | m, кг | газ | Вари ант | P1, бар | P2, бар | t1, оС | m, кг | газ |
| азот | O2 | ||||||||||
| СO2 | O2 | ||||||||||
| 1,5 | O2 | CO | |||||||||
| O2 | O2 | ||||||||||
| CO | O2 | ||||||||||
| H2 | O2 | ||||||||||
| N2 | CO2 | ||||||||||
| 1,5 | N2 | CO | |||||||||
| H2 | H2 | ||||||||||
| H2 | H2 | ||||||||||
| 1,5 | CO | N2 | |||||||||
| O2 | CO | ||||||||||
| CO | воздух | ||||||||||
| CO2 | O2 | ||||||||||
| H2 | NH3 |
Таблица 3
| Вариант | P2, бар | Δt2, оС | Вариант | P2, бар | Δt2, оС |
| 0,04 | 0,03 | ||||
| 0,05 | 0,055 | ||||
| 0,06 | 0,04 | ||||
| 0,04 | 0,06 | ||||
| 0,05 | 0,065 | ||||
| 0,05 | 0,055 | ||||
| 0,055 | 0,04 | ||||
| 0,04 | 0,05 | ||||
| 0,05 | 0,06 | ||||
| 0,03 | 0,03 | ||||
| 0,04 | 0,02 | ||||
| 0,03 | 0,03 | ||||
| 0,035 | 0,04 | ||||
| 0,05 | 0,05 | ||||
| 0,04 | 0,04 |
Таблица 4
| Вари ант | P2, МПа | t1, оС | n | αв | Вари ант | P2, МПа | t1, оС | n | αв |
| 0,9 | 1,25 | 0,05 | 0,8 | 1,25 | 0,04 | ||||
| 0,8 | 1,24 | 0,05 | 0,86 | 1,26 | 0,05 | ||||
| 0,7 | 1,26 | 0,06 | 0,75 | 1,27 | 0,06 | ||||
| 0,75 | 1,25 | 0,07 | 0,95 | 1,25 | 0,07 | ||||
| 0,75 | 1,3 | 0,07 | 0,8 | 1,3 | 0,06 | ||||
| 0,8 | 1,24 | 0,05 | 0,9 | 1,35 | 0,05 | ||||
| 0,7 | 1,3 | 0,07 | 0,85 | 1,2 | 0,04 | ||||
| 0,75 | 1,27 | 0,06 | 0,8 | 1,25 | 0,05 | ||||
| 0,8 | 1,25 | 0,05 | 0,85 | 1,3 | 0,04 | ||||
| 0,85 | 1,3 | 0,04 | 0,7 | 1,25 | 0,06 | ||||
| 0,9 | 1,28 | 0,03 | 0,8 | 1,3 | 0,05 | ||||
| 0,7 | 1,3 | 0,05 | 0,7 | 1,25 | 0,06 | ||||
| 0,8 | 1,35 | 0,04 | 0,75 | 1,3 | 0,04 | ||||
| 0,9 | 1,25 | 0,03 | 0,8 | 1,26 | 0,03 | ||||
| 0,7 | 1,24 | 0,04 | 0,75 | 1,3 | 0,04 |
Таблица 5
| Вари ант | Р, бар | Т, К | ε | λ | Вари ант | Р, бар | Т, К | ε | λ |
| 2,2 | 4,4 | 3,8 | |||||||
| 1,5 | 2,1 | 4,4 | |||||||
| 4,5 | 4,4 | 4,2 | |||||||
| 2,5 | 4,5 | 4,5 | 1,9 | 4,6 | 4,4 | ||||
| 1,5 | 1,8 | 4,6 | 4,1 | ||||||
| 4,1 | 4,1 | 1,7 | 4,4 | ||||||
| 3,5 | 3,8 | 1,6 | 3,8 | ||||||
| 2,5 | 3,6 | 3,6 | 1,5 | 3,5 | |||||
| 3,6 | 3,5 | 1,4 | |||||||
| 2,5 | 3,7 | 3,1 | 1,5 | ||||||
| 3,5 | 3,4 | 3,1 | |||||||
| 3,4 | 1,5 | 4,4 | 3,2 | ||||||
| 2,5 | 3,5 | 4,1 | 3,3 | ||||||
| 2,4 | 4,1 | 3,55 | 2,5 | 4,2 | 3,4 | ||||
| 2,3 | 4,2 | 3,6 | 4,2 | 3,5 |
Таблица вариантов
| Номер варианта (по шифру) | Номера исходных данных | Номер варианта (по шифру) | Номера исходных данных | ||||||||||
| задачи | задачи | ||||||||||||
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Кудинов В. А. Техническая термодинамика: учеб. пособие для втузов / В. А. Кудинов, Э.М. Карташов. – М.: Высш. шк., 2005. – 261 с.
2. Луканин В.Н. Теплотехника / В.Н. Луканин, М.Г.Шатров, Г.М. Камфер, С.Г. Нечаев, И.Е. Иванов, Л.М. Матюхин, К.А. Морозов. – М.: Высш. шк., 2005 – 671 с.
4. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: учебник / В. В. Нащокин. – М.: Высш. шк., 1980.
5. Баскаков А. П. Теплотехника / А. П. Баскаков, О. К. Витт, Ю. В. Кузнецов, Н. Ф. Филипповский. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
Дополнительная
1. Панкратов Г. П. Сборник задач по теплотехнике / Г. П. Панкратов. – М.: Высш. шк., 1986.
2. Андрианова Т. Н. Сборник задач по технической термодинамике / Т. Н. Андрианова, Б. В. Дзампов. – М.: 1981.
3. Рабинович О. М. Сборник задач по технической термодинамике / О. М. Рабинович. – М.: Машиностроение, 1973.
4. Ерохин В. Г. Сборник задач по теплотехнике и гидравлике / В.Г. Ерохин, М. Г. Маханько. – М.: Энергия, 1979.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 1
Соотношения между единицами работы, энергии и количества теплоты
| Дж | кДж | эрг | 
| 
| кал | ккал | |
| 1 Дж | 
| 
| 0,102 | 
| 0,239 | 
| |
| 1 кДж |
| 
| 0,278 | 0,239 | |||
| 1 эрг | 
| 
| 
| 
| 
| 
| |
1 
| 9,81 | 
| 
| 
| 2,34 | 
| |
1 
| 
| 3,6 | 
| 0,859 | |||
| 1 кал | 4,1868 | 
| 
| 0,427 | 
|
| |
| 1 ккал | 
| 4,1868 | 
| 1,16 | 
|
Таблица 2