а) Греющий теплоноситель – вода.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Контрольная работа

По дисциплине «Проблемы тепло- и хладоснабжения»

Вариант «А»

Выполнил: ст.гр.ЭУз-01

Зач. № 103172 Григорьев Д.В

Проверил преподаватель:

____________________

Кемерово 2014

 

Задача А-1

 

В компрессор паровой холодильной машины с дроссельным вентилем поступает сухой насыщенный пар. Температуры: кипения t_S, конденсации t_К.Сравнить удельные холодопроизводительности циклов, если рабочим телом являются: а) хладон R-22; б) аммиак.

Изобразить схему холодильной установки и цикл в T-s диаграмме, используя представленную таблицу.

Таблица

 

Последняя цифра шифра
tS, oC	–30	–25	–20	–15	–10	–30	–25	–20	–15	–10
Предпоследняя цифра шифра
tК, oC

 

 

Дано: t_s= - 20° С

t_k= 35° C

Определить: а) = q_o для хладона R - 22

q_oдля аммиака.

 

Решение

а) Определяем удельную холодопроизводительность цикла, если рабочим телом является хладон:

q_{o =} h₁ –h₄

 

где h₁ – энтальпия хладона, поступающего в компрессор;

h₄ – энтальпия пара хладона, поступающего в испаритель.

Энтальпию h₁ определим по таб. 5 Приложения при t = t_s= -20°C.

Энтальпию h₄ определим по таб. 5 при t = t_s= -20°C.

 

В процессе дроселирования 3-4 энтальпия не меняется. Вычислим q_o:

б) Определим удельную холодопроизводительность установки в цикле с рабочим телом – аммиак. По табл. 6 Приложения находим:

 

Вычислим удельную холодопроизводительность установки:

Схема холодильной установки изображена на рис.1. Цикл в Т-S диаграмме изображен на рис.2.

 

 

Задача А-2

В калорифер поступает атмосферный воздух с температурой t₁ и относительной влажностью ⱷ₁, где нагревается до температуры t₂. Затем воздух направляется в сушильную камеру, откуда выходит при температуре t₃. Производительность сушильной установки по испаряемой влаге G.

Определить годовое количество (Q_год, ГДж) и стоимость теплоты, необходимой для сушки продукта.

Стоимость теплоты принять равной 700 руб/ГДж, а число часов работы сушилки за год ῐ=5000.

Изобразить процесс в h-d диаграмме, используя представленную таблицу.

Последняя цифра шифра
t1, оС
t3, оС
Предпоследняя цифра шифра
j1, о/о
t2, оС
G, кг/ч

 

Дано: t₁=20° C

ⱷ₁=60 %

t₂=145° С

t₃=45° С

G=850

C=700

ῐ=5000 ч

Решение

По h-d диаграмме влажного воздуха (рис. Приложения) находим точку 1 на пересечении линий t₁=20° C и ⱷ₁=55 %. Определим в этой точке влагосодержание d₁ = 8 и энтальпию воздуха h₁=41,5 .

Проведём линию d = const до пересечения с линией t₂=115°С. Находим точку 2, характерезующую состояние воздуха на выходе из калорифера. Из этой точки проводим линию h= const до пересечения с изотермическойt₃=52° С, где находим точку 3, характерезующую состояние воздуха на выходе из сушильной камеры. Определим в точке 3 параметры d₃= 32,7 и h₃=135 . Процесс определения d₃ и h₃ и h-d диаграмме схематично изображен на рис.1.

Определим изменения влагосодержания:

∆d = d₃ – d₁ = 32.7 – 8 = 24.7

Для испарения 1 кг влаги потребуется воздуха:

m = = = 40.5 кг/кг

Расход теплоты в калорифере на 1 кг сухого воздуха равен;

∆h = h₃ – h₁ = 135 – 41.5 = 93.5 ;

Расход теплоты на 1 кг испарённой влаги составит;

Q = m ∙ ∆h = 40.5 ∙ 93.5 = 894,1 ;

Общее количество теплоты, подведённое в сушилку;

Q = = = 578.5 кВт;

Годовое количество теплоты будет равно;

Q_год = Q ∙ ῐ ∙ 3600 = 894,1 ∙ 5000 ∙ 3600 = 16,09 ;

Стоимость теплоты, используемой для сушки продукта, равна;

Ст = Q_год ∙ C = 16,06 ∙ 700 = 11,3 ;

Ответ: q = 3786,8 ;

Q_год = 11,3 ;

Ст = 7,28 .

 

Задача А – 3

По стальному трубопроводу наружным диаметром d и толщиной стенки δ движется пар с температурой 250 °С. Температура наружного воздуха t_н. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке a₁, от стенке к наружному воздуху a₂. Найти тепловые потери с 1 м трубопровода, если: а) трубопровод не изолирован и охлаждается воздухом; б) трубопровод изолирован пеношамота толщиной δ_из, используя представленную таблицу.

 

Таблица

Последняя цифра шифра
α1, Вт/(м·К)
α2, Вт/(м·К)
tН, ºС	–20	–15	–10	–5	–8
Предпоследняя цифра
d, мм
δ, мм	2,5	2,5	2,5	3,5	3,5	3,5		2,5	3,5
δИЗ, мм

 

Дано: d_n = 51мм

δ = 2,5 мм

t_п= 250°С

t_н= 10°С

a₁ = 2600

a₂ = 12

δ_из = 80мм

λ = 0,2

 

Определить: q₁

Решение

Из табл. 1 Приложения определим коэффициент теплопроводности стали λ _ст = Вт/м∙К. Теплопередача через 1м многослойной цилиндрической стенки определяется по формуле:

Q₁ = π ∙ k_i ∙ (t_п - t_н)

а) Коэффициент теплопроводности чистой стенки трубопровода без изоляции равен:

 

k_i =

 

 

Внутренний диаметр трубопровода равен d_вн = d_н – 2 δ = 45 - 2∙2,5 = 40 мм

Вычислим коэффициент k_i:

k_i =

 

q_i= 3.14 ∙ 1.183 ∙ (250 - 10) = 891.5

 

 

Задача А - 4

Требуется нагреть m кг/с воды, поступающей в бойлер при температуре t_2вх, до температуры t_2вых.

а) водой:

Температуры воды: t_1вых – на входе и t_1вых – на выходе; коэффициент теплопередачи k= 1700 Вт/(м²∙к).

Определить расход греющего теплоносителя и поверхность теплообмена бойлера, используя представленную таблицу.

Теплоемкость воды равна 4.19 кДж/(кг∙К).

Таблица:

Последняя цифра шифра
m, кг/с	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
t2ВХ, oC
t2ВЫХ, oC
t1ВЫХ,oC
Предпоследняя цифра шифра
t1ВХ,oC
p, МПа	0,15	0,16	0,17	0,18	0,19	0,20	0,21	0,22	0,23	0,24
х	0,99	0,97	0,95	0,93	0,91	0,89	0,87	0,85	0,83	0.81

 

 

Дано: m= 5

t_2вх= 10°С

t_2вых= 90°С

t_1вх= 138°С

t_1вых= 70°С

k_в= 1700

х= 0,85

Р= 0,16 МПа

K= 3600

C_р= 4,19

Определить: m_в, F₁, m_п, F₂

Решение.

а) Греющий теплоноситель – вода.

Запишем уравнение теплового баланса:

Q = m ∙ C_p ∙ (t_2вых - t_2вх) = m_в ∙ C_p ∙ (t_1вх ∙ t_1вых) (1)

Отсюда найдем расход греющего теплоносителя:

m_в = m ;

Произведем расчет:

m_в = 5 ∙ = 1,8 ;

Поверхность теплообмена бойлера найдем по формуле:

F₁= ; (2)

Где ∆ Tср – средний температурный напор, определяемый по формуле:

∆ Tср = ; (3)

Здесь и большая и меньшая разности температур на концах теплообменника (рис 1).

 

Рис. Схема с противотоком

Из рис. 1 следует, что ∆_tБ = 70 – 10 = 60 °С, ∆_tM = 138 – 90 = 48°С. Теперь по формуле (3) получим:

∆_tср = = 14°С

По формуле (1) вычислим теплоту, рередаваемую от горячего теплоносителя к холодному:

Q = 5 ∙ 4,19∙ 10³∙ (90 - 10) = 1676 ∙ 10³

По формуле (2) найдем поверхность теплообмена:

F₁ = = 70.4 м²

б) Греющий теплоноситель - водяной пар.

Уравнение теплового баланса:

Q = m ∙ C_р ∙ (t_2вых – t_2вх) = m_П ∙ (h_1вх – h_1вых)

По табл. 7 Приложения определим энтальпии водяного пара на линии насыщения при давлении Р = 1,6 МПа:

h ^ʹ = 475.41 ; h^ʹʹ = 2696.3

Температура пара в состоянии насыщения

 

Задача А – 5

Определить годовой расход теплоты на технологические нужды, отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию, а также суммарный расход теплоты и ее стоимость для мясокомбината производительностью Р, используя представленную таблицу. Местонахождение предприятия задано. Стоимость единицы теплоты принять равной 600 руб/ГДж.

 

Таблица

 

Последняя цифра шифра
Город	Абакан	Барнаул	Кемерово	Красноярск	Москва	Новокузнецк	Новосибирск	Омск	Иркутск	Якутск
Предпоследняя цифра шифра
Р, т/сутки