Расчет теплоемкости, теплоотдачи, теплоты сгорания топлива

Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 11.01.2015
Размер файла 117,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНАЯ АКАДЕМИЯ (СИБАДИ)»

Заочный факультет

Кафедра: ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Теплотехника»

Омск - 2012

Задача № 1

Задан объемный состав газовой смеси: rСН4, rСО2, rСО. Определить массовый и мольный составы смеси, кажущуюся молекулярную массу, газовую постоянную, удельный объём и плотность смеси при давлении смеси p и температуре смеси t. Определить также массовую, объемную и мольную теплоемкость смеси. При этом считать теплоемкость не зависящей от температуры, а мольные теплоемкости компонентов соответственно равны:

;

;

;

Массовая и объёмная теплоемкости связаны с мольной соответственно соотношениями:

;

;

Исходные данные: ; ; ; ; .

Решение

Находим молекулярную массу компонентов смеси:

;

;

.

Находим кажущуюся молекулярную массу смеси:

.

Определим массовые доли компонентов смеси:

;

;

.

Проверка: .

Находим мольные доли компонентов смеси.

Так как мольный состав смеси совпадает с объёмным, то мольные доли равны:

;

;

.

Газовая постоянная смеси

,

где - универсальная газовая постоянная.

Удельный объем смеси находим, используя уравнение состояния идеального газа:

;

.

Плотность смеси

.

Мольная изобарная теплоемкость смеси

Массовая изобарная теплоемкость

.

Объемная изобарная теплоемкость

.

Мольная изохорная теплоемкость смеси

.

Массовая изохорная теплоемкость смеси

.

Объемная изохорная теплоемкость смеси

.

Ответ: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Задача № 2

Для отопления гаража используют трубу, по которой протекает горячая вода. Рассчитать конвективный коэффициент теплоотдачи и конвективный тепловой поток от трубы к воздуху в гараже, если наружный диаметр и длина трубы соответственно равны dн и l. Температура поверхности трубы tc, при этом температура воздуха в гараже должна составлять tв. Теплофизические свойства воздуха определить по табл. 2.2.

Исходные данные: ; ; ; .

Задание: определить конвективный тепловой поток от трубы к воздуху в гараже.

Решение

Тепловой поток на наружной поверхности трубы Q (Вт), передаваемый к воздуху, определяется как

, (1)

где - коэффициент теплоотдачи при свободном движении воздуха около трубы, ;

F - площадь наружной поверхности трубы, .

Критериальная зависимость для вычисления среднего коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха имеет вид

, (2)

где постоянные С и n зависят от режима свободного движения воздуха и условий обтекания поверхности. Они являются функциями Gr·Pr и для горизонтальной трубы определяются по таблице 1. .

Таблица 1

Значения постоянных С и n

Gr·Pr

С

n

Режим движения

1?103...1?109

? 6?1010

0,5

0,15

0,25

0,333

Ламинарный

Турбулентный

, , Pr - критерии подобия Нуссельта, Грасгофа, Прандтля:

, ; (3)

где л - коэффициент теплопроводности воздуха, ;

g - ускорение свободного падения, ;

в - коэффициент объемного расширения воздуха, , ;

н - коэффициент кинематической вязкости воздуха, .

В формуле (2) все физические свойства, входящие в критерии подобия, выбираем из таблицы теплофизических свойств воздуха при определяющей температуре воздуха tв вдали от поверхности теплообмена, а в качестве определяющего размера - наружный диаметр трубы dн.

В рассматриваемом случае определяющая температура .

При этой температуре для воздуха:

; ; ; . Размещено на http://www.allbest.ru/

Вычисляем значение комплекса:

.

Из табл. 1 находим, что при вычисленном значении комплекса постоянные в расчетном уравнении (2) равны: С = 0,5 и n = 0,25. Тогда значение критерия Нуссельта составит

Из уравнения (3) выразим :

Площадь наружной поверхности трубы

.

Тогда тепловой поток, отдаваемый от наружной поверхности трубы к воздуху, по формуле (1) будет равен:

.

Ответ: .

Задача № 3

газовый смесь топливо теплоотдача

Задан состав твердого топлива на рабочую массу в %. Определить теоретически необходимое количество воздуха для горения, а также по формуле Д.И. Менделеева - низшую и высшую теплоту сгорания топлива, объемы и состав продуктов сгорания при бв, а также энтальпию продуктов сгорания при температуре .

Исходные данные: ; ; ; ; ; ; ; ; .

Решение

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива вычисляется по формуле

.

Действительно необходимое количество воздуха

Низшая теплота сгорания 1 кг топлива по формуле Д.И. Менделеева

Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Высшая теплота сгорания

.

Теоретические объемы продуктов полного сгорания твердых топлив при бв=1 определяются по формулам:

- объем трехатомных газов

;

- объем азота

- объем сухих газов

;

-объем водяных паров

.

Полный объем газообразных продуктов сгорания 1 кг топлива при бВ =1

Объем продуктов сгорания при бВ = 1,2 определяется по формулам:

- объем сухих газов

- объем водяных паров

.

Полный объем продуктов сгорания

.

Энтальпия продуктов сгорания, , при бВ=1 и температуре газов находится по формуле

, (1)

где , , - энтальпия соответственно 1м3 углекислого газа, азота и водяных паров (находим по таблице энтальпии газов, воздуха и золы при )

;

;

.

Подставляя найденные значения в уравнение (1), получаем:

.

Энтальпия воздуха,

где - энтальпия воздуха при (см. табл. энтальпии газов, воздуха и золы).

.

Энтальпия продуктов сгорания при бВ =1,2 и

.

Ответ: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Задача № 4

Определить литровую мощность и удельный индикаторный расход топлива четырехцилиндрового (i = 4) четырехтактного (ф = 4) двигателя, если среднее индикаторное давление равно Pi (Па). Диаметр цилиндра D = 0,12 м, ход поршня S = 0,1 м, угловая скорость вращения коленчатого вала щ, (рад/с), механический зм и удельный расход топлива g = 0,008 кг/с.

Исходные данные:

; ; ; ; ; ; .

Решение

Находим рабочий объем цилиндра:

.

Частота вращения коленчатого вала

.

Индикаторная мощность двигателя

,

где i - число цилиндров двигателя, i=4;

ф - тактность двигателя, для четырехтактного двигателя ф = 4.

Тогда

Эффективная мощность двигателя

.

Литровая мощность двигателя

.

Удельный индикаторный расход топлива

.

Ответ: ; .

Задача № 5

Одноцилиндровый одноступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от атмосферного давления до требуемого давления р2. Определить эффективную мощность привода компрессора и необходимую мощность электродвигателя с запасом 10 % на перегрузку, если диаметр цилиндра D (м), ход поршня S (м), частота вращения вала N (об/с), относительный объем вредного пространства д = 0,05, показатель политропы расширения остающегося во вредном объеме газа m, коэффициент, учитывающий, уменьшение давления газа при всасывании, зp = 0,94 и эффективный адиабатный КПД компрессора .

Исходные данные: ; ; ; ; ;

;; ; ; .

Решение

Определяем степень повышения давления

.

Объёмный КПД компрессора

.

Коэффициент подачи компрессора

.

Теоретическая подача компрессора

Действительная подача компрессора

Теоретическая мощность привода компрессора при адиабатном сжатии

Эффективная мощность привода компрессора

Необходимая мощность электродвигателя с 10 %-ным запасом перегрузки

Ответ: ; .

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Определение теплоты сгорания топлива, объемов продуктов сгорания. Определение коэффициента теплоотдачи в теплообменнике. Уравнение теплового баланса для контактного теплообменника. Подбор и расчет газогорелочных устройств в системах теплогазоснабжения.

    курсовая работа [243,8 K], добавлен 07.04.2015

  • Определение конвективного удельного теплового потока. Нахождение значения коэффициента теплоотдачи от газа к стенке. Определение и расчет степени черноты продуктов сгорания, подогрева охладителя и средней температуры охладителя на каждом участке.

    курсовая работа [381,4 K], добавлен 05.12.2010

  • Теоретическое значение максимальной температуры горения. Расчет теплоты, выделяющейся при сжигании топлива и теплоты, вносимой окислителем. Средняя изохорная массовая теплоемкость воздуха. Средняя изобарная массовая теплоемкость. Масса продуктов сгорания.

    контрольная работа [29,0 K], добавлен 28.04.2016

  • Этапы разработки сушильной установки: расчет энтальпии и влагосодержания продуктов сгорания топлива, расхода (суммарного, полезного, удельного) теплоты, коэффициента теплоотдачи, средней скорости сушильного агента и степени заполнения барабана песком.

    практическая работа [32,9 K], добавлен 06.03.2010

  • Определение низшей теплоты сгорания газа и плотности сгорания газообразного топлива. Расчет годового расхода и режима потребления газа на коммунально-бытовые нужды. Вычисление количества газораспределительных пунктов, подбор регуляторов давления.

    курсовая работа [184,6 K], добавлен 21.12.2013

  • Расчет параметров газовой смеси: ее молекулярной массы, газовой постоянной, массовой изобарной и изохорной теплоемкости. Проверка по формуле Майера и расчет адиабаты. Удельная энтропия в характерных точках цикла и определение термического КПД цикла Карно.

    контрольная работа [93,6 K], добавлен 07.04.2013

  • Определение расхода воздуха и количества продуктов горения. Расчет состава угольной пыли и коэффициента избытка воздуха при спекании бокситов во вращающихся печах. Использование полуэмпирической формулы Менделеева для вычисления теплоты сгорания топлива.

    контрольная работа [659,6 K], добавлен 20.02.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.