1. Самостоятельно проработать материал, отражённый в следующих подразделах учебника [1]: 1.1, 1.2, 1.4, 1.5, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 3.1, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 4.1, 4.2, 4.3, 4.5, 5.1, 5.2, 7.1, 7.2, 7.3, 8.1, 8.2, 8.5, 8.6, 8.7, 9.1, 9.3, 10.1, 10.2, 10.5, 11.1, 11.2.
Проработанный материал желательно кратко законспектировать, что окажет определённую помощь при сдаче зачёта по дисциплине.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.1. Гончаров С.А., Наумов К.И. Термодинамические процессы: Учебник для вузов.- М.: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2009.- 397 с.
2. Выполнить следующие расчётные задания (номер выполняемого задания должен также соответствовать порядковому номеру студента в журнале группы).
Задание 1. В процессе нагрева и последующей сушки образца мёрзлой связной горной породы его масса уменьшилась на DМоб и стала равной Мс. об. Определить истинные аддитивные изобарные удельную и объёмную
теплоёмкости мёрзлой связной горной породы, имеющей плотность r, показатель общей пористости Ро.п ., коэффициент набухания породы в процессе её увлажнения и замерзания находящейся в ней воды Кнаб = 1,05, массовую влажность, обусловленную незамёрзшей водой
, где
- общая влажность мёрзлой горной породы, масс. %. Исходные данные взять из таблицы ниже.
№ варианта | Мс. об., кг | DМоб, кг | r, кг/м3 | Ро.п ., % | А |
1. | 1,0 | 0,0525 | 5,0 | 0,100 | |
2. | 1,5 | 0,1220 | 7,5 | 0,125 | |
3. | 2,0 | 0,2222 | 10,0 | 0,150 | |
4. | 2,5 | 0,3571 | 12,5 | 0,175 | |
5. | 3,0 | 0,5294 | 15,0 | 0,200 | |
6. | 3,5 | 0,7424 | 17,5 | 0,225 | |
7. | 4,0 | 1,0000 | 20,0 | 0,250 | |
8. | 4,5 | 1,3065 | 22,5 | 0,275 | |
9. | 5,0 | 1,6666 | 25,0 | 0,300 | |
10. | 5,5 | 2,0862 | 5,0 | 0,325 | |
11. | 6,0 | 0,3158 | 7,5 | 0,350 | |
12. | 6,5 | 0,5270 | 10,0 | 0,375 | |
13. | 7,0 | 0,7777 | 12,5 | 0,400 | |
14. | 7,5 | 1,0714 | 15,0 | 0,425 | |
15. | 8,0 | 1,4118 | 17,5 | 0,450 | |
16. | 8,5 | 1,8030 | 20,0 | 0,475 | |
17. | 9,0 | 2,2500 | 22,5 | 0,500 | |
18. | 9,5 | 2,7580 | 25,0 | 0,100 | |
19. | 10,0 | 3,3333 | 5,0 | 0,125 | |
20. | 10,5 | 3,9828 | 7,5 | 0,150 | |
21. | 11,0 | 0,5789 | 10,0 | 0,175 | |
22. | 11,5 | 0,9324 | 12,5 | 0,200 | |
23. | 12,0 | 1,3333 | 15,0 | 0,225 | |
24. | 12,5 | 1,7857 | 17,5 | 0,250 | |
25. | 13,0 | 2,2941 | 20,0 | 0,275 |
Задание 2. В сушилку подаётся Му килограмм угля с массовой влажностью (в техническом анализе углей массовая влажность рабочей массы угля получила обозначение
и название «общая влага рабочей массы угля», соответственно [
] = мас. %) Согласно техническим условиям, уголь для дальнейшей переработки должен иметь
£ 10 мас. %. Для сушки угля в сушилку подаётся предварительно подогретый в теплообменнике атмосферный воздух.
|
Определить, какой объём атмосферного воздуха необходимо подать в сушилку, чтобы обеспечить сушку угля до = 10 %, если атмосферный воздух на входе в нагреватель имеет температуру t1 и относительную влажность jв,1, а на выходе из сушилки имеет температуру t2 и относительную влажность jв,2. Абсолютное давление подаваемого в сушилку потока воздуха составляет Рв » 110000 Па. Исходные данные взять из таблицы ниже.
Вариант | Му, кг | ![]() | t1, 0C | jв,1,% | T2, 0C | jв,2, % |
1. | 15,0 | - 20 | ||||
2. | 20,0 | - 18 | ||||
3. | 25,0 | - 16 | ||||
4. | 30,0 | - 14 | ||||
5. | 35,0 | - 12 | ||||
6. | 32,5 | - 10 | ||||
7. | 30,0 | - 8 | ||||
8. | 27,5 | - 6 | ||||
9. | 25,0 | - 4 | ||||
10. | 22,5 | - 2 | ||||
11. | 20,0 | |||||
12. | 17,5 | |||||
13. | 15,0 | |||||
14. | 37,5 | |||||
15. | 40,0 | |||||
16. | 15,0 | |||||
17. | 20,0 | |||||
18. | 25,0 | |||||
19. | 30,0 | |||||
20. | 35,0 | |||||
21. | 32,5 | |||||
22. | 30,0 | |||||
23. | 27,5 | |||||
24. | 25,0 | |||||
25. | 22,5 |
Задание 3 На плоской поверхности (х = 0) породного массива в начальный момент времени (t = 0) установилась постоянная температура Тп, где х – координатная ось, направленная вглубь массива, t – текущее время. Определить глубину прогрева х пр массива за время прогрева t пр (величину х пр определить как глубину расположения изотермы Т (х пр, t пр) = АТ (х = 0, t = 0), поверхностную плотность теплового потока на глубине
х 1 = Вх пр и количество тепла израсходованного на нагрев породы в слое толщиной
х пр - х 1 площадью S.
|
Плотность горной породы r, показатель общей пористости Р о.п, коэффициент теплопроводности породы l, а температуропроводности а, начальная температура породного массива Т н. Исходные данные взять из таблицы ниже. Величину х пр определить 2-мя способами: точным и приближённым. Оценить относительную разницу между полученными величинами.
Вариант | Тп, 0С | Т н, 0С | t пр, ч | А | В | S, м2 | r, кг/м3 | Р о.п | l, Вт/м×К | а× 106, м2/с |
1. | 0,10 | 0,1 | 0,19 | 1,50 | 2,0 | |||||
2. | 0,09 | 0,05 | 0,2 | 0,18 | 1,75 | 2,0 | ||||
3. | 0,08 | 0,10 | 0,3 | 0,17 | 2,00 | 2,0 | ||||
4. | 0,07 | 0,15 | 0,4 | 0,16 | 2,25 | 2,0 | ||||
5. | 0,06 | 0,20 | 0,5 | 0,15 | 2,50 | 2,0 | ||||
6. | 0,05 | 0,25 | 0,6 | 0,14 | 2,75 | 2,25 | ||||
7. | 0,04 | 0,30 | 0,7 | 0,13 | 3,00 | 2,25 | ||||
8. | 0,02 | 0,35 | 0,8 | 0,12 | 3,25 | 2,25 | ||||
9. | 0,03 | 0,40 | 0,9 | 0,11 | 3,50 | 2,25 | ||||
10. | 0,04 | 0,45 | 1,0 | 0,10 | 3,75 | 2,25 | ||||
11. | 0,05 | 0,50 | 1,1 | 0,09 | 4,00 | 2,50 | ||||
12. | 0,06 | 0,55 | 1,2 | 0,08 | 4,100 | 2,50 | ||||
13. | 0,07 | 0,60 | 1,3 | 0,07 | 4,05 | 2,50 | ||||
14. | 0,08 | 0,65 | 1,4 | 0,06 | 3,75 | 2,50 | ||||
15. | 0,10 | 0,70 | 1,5 | 0,05 | 3,50 | 2,50 | ||||
16. | 0,11 | 0,75 | 1,6 | 0,04 | 4,00 | 2,0 | ||||
17. | 0,93 | 0,80 | 1,7 | 0,03 | 4,05 | 2,0 | ||||
18. | 0,10 | 0,85 | 1,8 | 0,02 | 3,75 | 2,0 | ||||
19. | 0,09 | 0,95 | 1,9 | 0,05 | 3,50 | 2,0 | ||||
20. | 0,08 | 2,1 | 0,10 | 4,00 | 2,0 | |||||
21. | 0,07 | 0,05 | 2,2 | 0,05 | 3,75 | 2,0 | ||||
22. | 0,06 | 0,10 | 2,3 | 0,05 | 3,50 | 2,75 | ||||
23. | 0,05 | 0,15 | 2,4 | 0,05 | 3,25 | 2,75 | ||||
24. | 0,04 | 0,20 | 2,5 | 0,05 | 3,00 | 2,75 | ||||
25. | 0,02 | 0,25 | 2,6 | 0,06 | 2,75 | 2,75 |
Задание 4. Метано-воздушная смесь в горной выработке имеет коэффициент избытка воздуха α в. Пренебрегая содержащимися в смеси парами воды, определить:
|
- массовую концентрацию метана в этой смеси;
- состав смеси в массовых, объёмных и молярных долях;
- степень взрывоопасности этой смеси;
- температуру продуктов сгорания этой смеси при создании соответствующих условий.
Исходные данные взять из таблицы ниже.
Вариант | α в | Вариант | α в |
1. | 1,1 | 16. | 2,6 |
2. | 1,2 | 17. | 2,7 |
3. | 1,3 | 18. | 2,8 |
4. | 1,4 | 19. | 2,9 |
5. | 1,5 | 20. | 3,0 |
6. | 1,6 | 21. | 3,1 |
7. | 1,7 | 22. | 3,2 |
8. | 1,8 | 23. | 3,3 |
9. | 1,9 | 24. | 3,4 |
10. | 2,0 | 25. | 3,5 |
11. | 2,1 | 26. | 3,6 |
12. | 2,2 | 27. | 3,7 |
13. | 2,3 | 28. | 3,8 |
14. | 2,4 | 29. | 3,9 |
15. | 2,5 | 30. | 1,0 |
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
3.1. Янченко Г.А. Термодинамические процессы. Сборник задач и заданий для практических занятий и самостоятельной работы. Часть 1. Термодинамические параметры состояния горных пород и минералов и химические реакции их образования: Учебное пособие. – М.: МГГУ, 2009. – 104 с.
3.2. Янченко Г.А. Термодинамика. Сборник задач и заданий для практических занятий и самостоятельной работы. Часть 2. Основные свойства и параметры состояния многокомпонентных веществ: Учебное пособие. – М.: МГГУ, 2008. – 100 с.
3.3. Гончаров С.А. Термодинамические процессы в горных породах: Учебник для вузов.- М.: Недра. – 1990. - 360 с.
3.4. Янченко Г.А. Функция ошибок Гаусса (общие понятия, вычисление, дифференцирование, интегрирование): Учебное пособие. – М.: МГГУ, 2002. – 38 с.
3.5. Янченко Г.А. Термодинамика. Часть 2. Основные свойства и параметры состояния многокомпонентных веществ. Теплоёмкость веществ и показатель адиабаты: Учебное пособие.- М.: МГГУ. – 2004. – 129 с.
3.6. Янченко Г.А. Руководство к решению задач по физическим методам разрушения горных пород. Часть 1. Термические и термомеханические методы разрушения: Учебное пособие. – М.: МГГУ, 2003. – 103 с.
3.7. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. чл.корр. АН СССР В.А. Григорьева и В.М. Зорина. – 2-изд. перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 560 с.
Профессор кафедры ФизГео Г.А. Янченко
06.10.2015 г.
Дата выдачи задания - 06 октября 2015 г. Срок сдачи – первая декада декабря 2015 г.