Методические указания по выполнению контрольной работы

 

Задача 1, [3].

Определить на сколько зарядов хватит кислорода в баллоне объёмом , находящемся при избыточном давлении Р_u1 и температуре , если им заряжа­ется калориметрическая бомба объёмом при постоянной темпера­туре и избыточном давлении . Газовая постоянная кислорода = 259, 8 , температура = 27°С [7]. Значение параметров для различных вари­антов приведены в таблице 7.1. Иллюстрация рис. 7.1.

Рис. 7.1

Таблица 7.1

№ вар. Пар.	1
V1, дм3	4, 0	4, 0	5, 0	5, 0	6, 0	6, 0	6, 0	7, 0	7, 0	7, 0
Pu1 , МПа	12, 3	12, 2	12, 1	12, 0	11, 9	12, 0	12, 1	12, 2	12, 3	12, 3
V2 , дм3	0, 2	0, 2	0, 3	0, 3	0, 4	0, 4	0, 4	0, 5	0, 5	0, 5
Pu2, МПа	1, 7	1, 8	1, 9	2, 0	2, 1	2, 0	1, 9	1, 8	1, 7	1, 6

Задача 2.

m кг воздуха при абсолютном давлении Р₁ и температуре t = 27°С расширя­ется изотермически (при постоянной температуре). В этом процессе объём воздуха увеличился в nраз. Определить конечные параметры, количество

подведенной теплоты и работу расширения L. Газовая постоянная воздуха

Значения параметров для различных вариантов приведены в табл. 7.2. Иллюстрация рис. 7.2.

Рис. 7.2

Таблица 7.2

№ вар. Пар.	1
m, кг
P1, МПа	0, 8	0, 75	0, 70	0, 65	0, 60	0, 65	0, 70	0, 75	0, 8	0, 85
n

 

Задача 3

Определить коэффициент теплопередачи k и плотность теплового по­тока q, проходящего через плоскую стальную стенку толщиной с коэффици­ентом теплопроводности = 50 для двух случаев.

В первом случае: температура газов , температура кипящей воды , коэффициент теплоотдачи от газов к стенке = 100 и от стенки к

кипящей воде = 5000 .

Во втором случае: поверхность нагрева в процессе эксплуатации по­крылась слоем сажи толщиной с = 0, 09 . Температуры газов и воды остаются без изменения.

Значения параметров для различных вариантов приведены в табл. 7.3. Иллюстрация рис. 7.3

 

Рис. 7.3

 

 

Таблица 7.3

№ вар. Пар.
, мм
, °С
, °С
, мм	0, 5	0, 6	1, 0	1, 5	2, 0	2, 2	2, 4	2, 6	2, 8	3, 0

Задача 4.

Определить во сколько раз увеличится количество теплоты, передавае­мое через 1 м² поверхности стенки после её оребрения. Стенка выполнена из чугуна с коэффициентом теплопроводности = 63 , толщина стенки , коэффициент оребрения . Температура теплоносителя , а тем­пература воздуха . Коэффициент теплоотдачи от рабочего тела к стенке = 250 , а от стенки к воздуху = 12 .

Значение параметров для различных вариантов приведены в табл. 7.4. Иллюстрация рис. 7.4.

 

Рис. 7.4

Таблица 7.4

№ вар. Пар.
, мм
, °С
, °С

 

Задача 5.

Определить массовый расход нагреваемой воды и поверхность на­грева прямоточного водоводяного теплообменника, если расход нагревае­мой воды , и даны температуры нагревающей и нагреваемой воды на вхо­дах и выходах:

- температура нагревающей воды на входе в теплообменник;

- температура нагревающей воды на выходе их теплообменника;

- температура нагреваемой воды на входе в теплообменник;

- температура нагреваемой воды на выходе из теплообменника.

Коэффициент теплопередачи к = 1, 9 , термический КПД теплообмен­ника = 98%. Теплоёмкость воды при постоянном давлении = 4, 19 .

Значения параметров для раз­личных вариантов приведены в таб­лице 7.5. Иллюстрация рис. 7.5.

Рис. 7.5

Таблица 7.5

№ вар. Пар.
,
, °С
, °С
, °С
, °С

 

 

Задача 6.

Определить литровую мощность и удельный индикаторный расход топ­ лива восьмицилиндрового 4-х тактного карбюраторного двигателя, если из­вестны: среднее индикаторное давление , диаметр цилиндра , ход поршня , угловая скорость вращения коленчатого вала , механический КПД и расход топлива .

Значения параметров для различных вариантов приведены в табл. 7.6.

 

Таблица 7.6

№ вар. Пар.
, МПа	0, 75	0, 75	0, 75	0, 75	0, 75	0, 8	0, 85	0, 85	0, 85	0, 85
, см
, см
, рад/с
	0, 75	0, 8	0, 85	0, 75	0, 8	0, 75	0, 85	0, 8	0, 75	0, 8
, г/с

 

Задача 7.

Определить эффективную мощность и КПД шестицилиндрового 4-х тактного карбю­раторного двигателя, если известны: среднее эффективное давление , низшая теплота сгорая топлива , диаметр цилиндра , ход поршня , средняя скорость поршня и расход топлива .

Значения параметров для различных вариантов приведены в табл. 7.7.

 

Таблица 7.7

№вар. Пар.
, МПа	0, 58	0, 58	0, 58	0, 58	0, 58	0, 62	0, 68	0, 68	0, 68	0, 68	0, 68
,
, см	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2	9, 2
, см	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2	8, 2
, м/с	8, 3	8, 2	8, 6	7, 9	8, 6	8, 2	7, 9	8, 6	7, 9	8, 2	7, 9
, г/с	4, 8	5, 3	3, 9	4, 8	5, 3	4, 4	4, 8	5, 3	4, 1	3, 9	4, 4

Задача 8.

Определить экономию топлива в процентах, которую даёт замена вось­мицилиндрового 4-х тактного карбюраторного двигателя дизелем, при одина­ковой эффективной мощности, если у карбюраторного двигателя известны:

эффективное давление , рабочий объём цилиндра , частота вращения коленчатого вала , эффективный КПД , низшая теплота сгорания бен­зина . У дизельного двигателя эффективный КПД , низшая теплота сгорания дизельного топлива .

Значения параметров для различных вариантов приведены в табл. 7.8.

Таблица 7.8

№ вар. пар.
, МПа	0, 6	0, 64	0, 68	0, 68	0, 64	0, 64	0, 64	0, 68	0, 68	0, 64	0, 64	0, 6
, см3
n1 , об/с	0, 68	0, 68
	0, 33	0, 31	0, 33	0, 31	0, 33	0, 31	0, 33	0, 31	0, 33	0, 31	0, 33	0, 31
,
	0, 41	0, 38	0, 41	0, 38	0, 41	0, 38	0, 41	0, 38	0, 41	0, 38	0, 41	0, 38
,	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5	42, 5

 

При решении задач контрольной работы рекомендуется использовать умения и навыки полученные в рамках изучения курса «Информационные технологии»*. В качестве примера приведена программа и результат реше­ния задачи 4 (вариант 5), составленная на языке Турбо Паскаль:

Program TTД

const t1 = 117;

t2 = 17;

a1 = 250;

dl = 0, 012;

ld = 63;

a2 = 12;

F1 = 1;

F2 = 12;

var q1, q2, n: real;

begin

q1: =(t1 - t2)/(1/a1 + dl/ld + 1a/2);

Wraite (’q1 =’, q1);

q2: = (t1 – t2) / (1/a1 + dl/ld + (1/a2) * (F1/F2));

Wraite (’q2 =’, q2);

n: = q2/q1;

Wraite (’n =’, n);

end.

Результат:

q1 = 1.142546E + 03

q2= 8.980755E + 03

n = 7. 860299 + 00

Необходимо отметить, что при малых объёмах вычислений компьютер­ные программы существенного эффекта не дают. Составлять и использовать их целесообразно для решения трудоёмких задач с большими объёмами вы­числений. Например, если по данным задачи 4 требуется определить зави­симость плотности теплового потока q от коэффициента оребрения Х, то то­гда объём вычислений многократно возрастает. В этом случае целесооб­разно на базе программы ТТД составить программу ТТДcik с использова­нием одного из операторов цикла:

Program TTДcik;

t1 = 117;

t2 = 17;

a1 = 250;

dl = 0, 012;

ld = 63;

a2 = 12;

Xn =1;

Xk = 10;

Dx = 1;

var X: real;

q2: real;

begin

X: = Xn;

Wraite (X< =Xk)do;

begin

q2: = (t1 – t2) / (1/a1 + dl/ld + (1/a2) / X);

Wraite (’X =’, X, q2= ’, q2);

X: X + ДХ

еnd

end.

Необходимость составления и (или) использования компьютерных про­грамм и выбор языка программирования студент определяет самостоя­тельно.

 

 

____________

* С.Л.Миньков, А.С.Ткаченко, В.М.Ушаков. Информационные технологии и компьютерное моделирование. Учебное пособие. Томск, изд. ТГПУ, 2005

 

Список литературы

1. Атомная энергетика сегодня и завтра / Т.Х. Маргулова и др. - М.: Выс­шая школа, 1989. – 252 с.

2. Теплотехника: учебное пособие / В.В.Крашенинников и др.- Новосибирск: НГПУ, 2004. – 99с.

3. Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике / Г.П. Панкратов. - М: Высшая школа, 1995. – 336 с.

4. Технологическая линия сушки пиломатериалов: патент РФ №79651 /

Бандаевский Г.И. и др., 2009 ‑ 4 с.

5. Теплотехника / А.П.Баскаков и др. - М.: Энергоиздат, 1991. – 477 с.

6.Теплотехника / В.Н.Луканин и др. - М.: Высшая школа, 1999. – 362 с.

7. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий / Б.Н.Голубков и др. - М.: Энергия, 1987. – 395 с.

8. Теплотехника / А.В.Чечёткин и др. - М.: Высшая школа, 1986. – 412 с.

9. Бандаевский, Г.И. Машиноведение. Теплотехника: учебное пособие / Г.И. Бандаевский, - Томск: ТГПУ, 2008 – 95 с.