Введение
Индивидуальные задания, предлагаемые в настоящем пособии, предназначены для выполнения на практических аудиторных занятиях и для самостоятельной работы студентов ряда специальностей под контролем преподавателя.
Объём заданий рассчитан на программу дисциплины «Теоретические основы теплотехники» для специальности 140101.65 (тепловые электрические станции), а также программы дисциплин «Теплотехника» для специальности 180403.65 (эксплуатация судовых энергетических установок) и двух теплотехнических дисциплин для специальности 270109.65 (теплогазоснабжение и вентиляция). Кроме того, предлагаемые задания могут быть использованы студентами ряда других специальностей университета, в учебном плане которых присутствуют дисциплины «Теплотехника» и «Теплофизика»: 150207.65 (реновация средств и объектов материального производства); 151001.65 (технология машиностроения); 180101.65 (кораблестроение); 260601.65 (машины и аппараты пищевых производств); 260302.65 (технология рыбы и рыбных продуктов); 260501.65 (технология продуктов общественного питания); 260602.65 (пищевая инженерия малых предприятий); 240902.65 (пищевая биотехнология); 280102.65 (безопасность технологических процессов и производств).
При выполнении заданий студент должен иметь: индивидуальное счётное устройство; учебник или конспект лекций; таблицы средних теплоёмкостей газов; таблицы теплофизических свойств газов; таблицы термодинамических свойств воды и пара; h-s диаграмму для воды и пара. Таблицы средних теплоёмкостей и теплофизических свойств газов имеются в ряде рекомендованных студентам задачников и учебников по изучаемому курсу /1,2,4,5/.
Перечень разделов курса, представленных в заданиях, соответствует рабочим программам всех теплотехнических дисциплин. Решение задач должно быть организовано после изучения соответствующих тем лекций или самостоятельно.
|
|
Каждый студент на протяжении всего периода обучения выполняет свой индивидуальный вариант задания (всего вариантов – тридцать). Ряд задач по термодинамике (7, 39, 40, 41) выполняется в одном общем варианте.
Отсутствие студента на занятиях не освобождает его от выполнения соответствующих задач по темам индивидуального задания. Для допуска к экзамену и для получения зачёта студент должен предъявить преподавателю полный комплект решённых задач по своему варианту задания.
Задачи по технической термодинамике
Параметры состояния
Задача 1.
В сосуде объемом V м3 находится m кг воздуха. Определить его удельный объём υ и плотность r.
Задача 2.
Избыточное давление в паровом котле измеряется пружинным манометром и составляет р и кПа. Барометрическое давление по ртутному барометру составляет р бар мм рт. ст. при температуре 0 °С. Определить абсолютное давление пара в котле р в кПа, Па, МПа, барах.
Задача 3.
Избыточное давление в сосуде, измеряемое пружинным манометром
р и МПа. Атмосферное давление по ртутному барометру при t °С составляет
р бар мм рт. ст. Определить абсолютное давление в сосуде в МПа, Па, барах.
Задача 4.
Ртутный вакуумметр, присоединенный к конденсатору паровой турбины, показывает разрежение р в мм рт. ст. при температуре t 1 °С. Атмосферное давление по ртутному барометру р бар мм рт. ст. при t 2 °С. Определить абсолютное давление р в конденсаторе в мм рт. ст., Па, барах.
|
|
1.2. Закон сохранения энергии 
Задача 5.
Сколько килограммов свинца m c можно нагреть от температуры t 1 °С до температуры плавления t 2 = 327 °С посредством удара молотом массой m м кг при падении его с высоты h м м? Предполагается, что вся энергия падения молота превращается в теплоту, которая поглощается свинцом. Теплоемкость свинца с р = 0,1256 кДж/(кг×К).
Задача 6.
Современная паротурбинная электростанция мощностью N МВт работает в году t суток с КПД h. Теплота сгорания топлива Q 
кДж/кг. Определить суточный В сут и годовой В г расходы топлива.
Задача 7.
Определить годовой расход ядерного горючего на АЭС той же мощности, что и в предыдущей задаче, если 1 кг урана при расщеплении выделяет
(Q )я = 825·108 кДж/кг теплоты.
Задача 8.
При испытании двигателей для определения мощности необходимо их тормозить гидротормозом. При этом работа, произведенная двигателем, расходуется на преодоление сил трения и превращается в теплоту, часть которой (примерно 20 %) рассеивается в окружающей среде, а остальная часть отводится с охлаждающей тормоз водой.
Сколько воды необходимо подводить к тормозу Gв за 1 час, если крутящий момент на валу М кр Дж, частота вращения n об/мин, а допустимое повышение температуры воды ∆ Т К. Теплоемкость воды с р = 4,19 кДж/(кг×К).
Идеальный газ и его свойства
Задача 9.
Определить среднюю теплоемкость газа с х в интервале температур t 1 °С и t 2 °С, пользуясь таблицами средних теплоемкостей.
Задача 10.
Определить теплоту, подведенную к газу при р = const, если его температура изменяется от t 1 °С до t 2 °С.
а) Масса газа m кг.
б) Объем газа при температуре t 1 равен V 1 м3.