Tgsv : другие произведения.

Теплоснабжение и вентиляция

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
Школа кожевенного мастерства: сумки, ремни своими руками
 Ваша оценка:

  Министерство общего и профессионального
  образования Российской Федерации
  
  Мои строительные курсовые http://www.tgsv.hotbox.ru/
  Другие http://zhurnal.lib.ru/r/ryzhkow_a/
   и http://zhurnal.lib.ru/r/r_a_v
  
  
  
  
  ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
  
  
  Кафедра "ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ"
  
  
  
  
  
  КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
  
   Тема: "Теплоснабжение и вентиляция"
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Выполнила студентка Рыжкова Е.О. шифр 602-005
  
  
  
  Проверил Рубанов А.В.
  
  
  
  
  
  
  
  
  Томск 2002-01-02
  Задача Љ1
  
   В баллоне объемом V находится сжатый газ, при давлении Р1 и температуре t1. В результате дополнительной закачки газа в баллон давление в нем стало Р2, а температура повысилась до t2. Определить массу газа в баллоне до закачки M1 и после закачки М2, плотность газа в первом и втором состоянии ?1 и ?2, а также производительность (массовая подача) компрессора G кг/с, если для увеличения массы газа от M1 до М2 было затрачено время, равное ?. При этом давление определялось по манометру при атмосферном давлении 100 кПа.
  
   Дано: Решение:
  Газ - углекислый; При решении задачи используется уравнение
  Р1 = 0,25 МПа; состояния идеального газа:
  t1 = 15 0С;
  V =15 м3; рV= МRT, (1)
  Р2 = 25 Мпа; где р- абсолютное давление газа, Па;
  t2 =40 0С; V- объем газа, м3;
  ? =55 мин R- газовая постоянная, отнесенная к массе
  М1 - ? ?1 - ? газа, равной 1 кг, и имеющая для каждого
  М2 - ? ?2 - ? газа свое значение, Дж/(кг*К);
   G - ? М- масса газа, кг;
   Т- термодинамическая температура, К.
   Определим абсолютное давление газа в Па:
  
  Р = Рм 106+В*103, (2)
  
   где Рм - давление, измеряемое манометром, МПа ;
   В - барометрическое давление, кПа.
  
  Р1=0,25*106+100*103=0,35 МПа
  
  Р2=25*106+100*103=25,1 МПа
  
   Термодинамическая температура, К:
  
  Т = 273+t, (3)
  
   где t - температура, №С.
  
  Т1=273+15=288 К
  
  Т2=273+40=313 К
   Газовая постоянная, отнесенная к 1 кг любою газа, будет равна
  
  R = 8314,9/ ?, (4)
  
   где ? - молекулярная масса газа, кг/кмоль.
  
  ?(СО2) =12+16*2=44 кг/кмоль
  
  R = 8314,9/44= 188,98 Дж/(кг*К)
  
   Количество газа, содержащегося в баллоне, кг:
  
  M = PV/RT. (5)
  
  М1 = 0,35*0,25/188,98*288=1,61 кг
  
  М2 = 25,1*0,25/188,98*313=106,08 кг
  
   Так как известно начальное количество газа M1и количество M2, то тогда массовая подача за время ? равна, кг/с:
  
  G = (M2 - М1)/60*?, (6)
  
   где ? - время заполнения баллона в мин.
  
  G = (106,08 - 1,61)/60*55=0,03 кг/с
  
   Плотность газа в начальном и конечном состояниях определяем по уравнению:
  
  ?=P/RT. (7)
  
  ?1 = 0,35/188,98*288=6,43
  
  ?2 = 25,1/188,98*313=424,34
  
  
  
  
  
  
  
  
  Задача Љ 2
  
   Водяной пар с начальными параметрами Р1 и x1=0,95 нагревается при постоянном давлении в пароперегревателе, где его температура увеличивается до t2. Затем он изоэнтропно расширяется в турбине до давления Р3. Используя диаграмму i-s для воды и водяного пара, определить: а) параметры пара Р, v, t и его состояние в трех точках процесса, а также степень сухости в точке 3; б) изменение термодинамических функций u, i, s в процессах нагрева и расширения. Изобразить процессы в диаграмме i-s.
  Параметры точек 1, 2, 3 представить в таблице 4.
  Дополнительно вычислить количество теплоты и величину работы в процессах 1-2 и 2-3.
  
   Дано: Решение:
  Р1 = 4,5 МПа; Решение задачи необходимо представить на
  t2 = 370 0С; i-s - диаграмме водяного пара (приложение1).
  Р3 = 0,002 МПа. С помощью i-s - диаграммы можно определить
   по двум известным параметрам все основные
   термодинамические величины для любого состояния пара. Нам необходимо построить процесс изобарного нагрева, а затем процесс адиабатного расширения. Для решения задачи необходимо объединить эти процессы. Результат такого объединения представлен на
  рис. 1. Точки 1 и 3 расположены в области влажного пара. Для того, чтобы определить температуру точки в области влажного насыщенного пара, зависящую от давления, надо найти точку пересечения заданной изобары с верхней пограничной кривой. Изотерма, начинающаяся в точке пересечения, и будет искомой температурой насыщенного пара.
  
   i
  
   i2
  
  
   i1
  
  
  
   i3
  
   S1 S2=S3 S
  
   Рис. 1 Изображение процесса нагрева 1-2 и адиабатического
   расширения водяного пара в координатах i-s.
   Таблица 4
  
  Љ
  точки
  t,
  0С
  Р,
  МПа
  i,
  кДж/кг
  S,
  кДж/кг*К
  х
  V,
  м3/кг
  U,
  кДж/кг
  1
  250
  4,5
  2710
  5,8
  0,95
  0,05
  
  2
  370
  4,5
  3150
  6,6
  
  0,025
  
  3
  
  0,002
  
  
  
  
  
  
   Для изобарного процесса изменения внутренней энергии пара:
  
  ?U1,2 = U2 - U1=(i2 - P1v2) - (i1 - P1v1). (8)
  
  ?U1,2 =(3150 - 4,5*0,025) - (2710 - 4,5*0,05)=440,11
  
   Количество теплоты:
  q1,2 = i2 - i1. (9)
  
  q1,2 =3150 - 2710=440
   Количество paботы:
  
  I1,2= q - ?U = p1*(v2 - v1). (10)
  
  I1,2= 440 - 440,11=0,11
  
   Аналогично для адиабатного процесса имеем:
  
  ?U2,3 = (i3 - P3v3) - (i2 - P2v2);
  
  q2,3 =0;
  
  I2,3 = - ?U= U3 - U2.
  
  ?U2,3 =
  
  I2,3 =
  
  
  
  
  
  
  
  
  Задача Љ 3
  
   Воздух имеет температуру t1 и относительную влажность ?1. Перед тем, как быть использованным для вентиляции помещения, воздух нагревается в калорифере, а затем увлажняется путем впрыскивания в него распыленной воды. В результате нагревания и увлажнения достигается температура t3 и относительная влажность ?3.
  
   Дано:
   t1 = 5 №C;
  ?1 = 80 %;
  t3 = 27 №C;
  ?3 = 60 %.
  
   Требуется:
  а) определить с помощью I-d диаграммы влажного воздуха, приведенной в приложении 2, положение точки 2;
  б) найти параметры влажного воздуха в точках 1, 2, 3 : температуру t, температуру мокрого термометра tм(№C), температуру точки росы tтp (№С), относительную влажность ?(%), влагосодержание d (г/кг с.в.), энтальпию I (кДж/кг с.в.), парциальное давление водяных паров (кПа);
  в) количество теплоты q (кДж/кг с.в.), подведенной в калорифере, и количество впрыснутой в воздух влаги ?d (г/кг с.в.).
   Параметры представить в таблице 6 и изобразить процесс 1-2-3 в
  I-d диаграмме (условно).
   Таблица 6
  
  Љ
  точки
  t,
  оС
  tм,
  оС
  tтр,
  оС
  ?,
  %
  P,
  кПа
  I,
  КДж/кг
  d,
  г/(кг с.в.)
  1
  5
  4
  2
  80
  
  
  4,5
  2
  
  21
  2
  
  
  
  4,5
  3
  27
  21
  18
  60
  
  
  14
  
   На рисунке 2 по значению температуры и относительной влажности нанесены точки 1 и 3. Для нахождения, положения точки 2 необходимо из точки 1 по линии d=const подняться до пересечения с линией энтальпии, проходящей через точку 3. Точка пересечения этих линий дает положение точки 2.
   На рис. 3 показано определение температуры точки росы и температуры "мокрого" термометра по параметрам точки 1.
   Для определения температуры точки росы необходимо из точки 1 провести вертикаль (линию d=const) до пересечения с линией
  ?=100 % . Изотерма, проходящая через точку пересечения. 2, определят температуру точки росы tтp.
   Для определения температуры "мокрого" термометра по линии I=сonst проходящей через точку 1, спускаемся до пересечения с кривой ? =100 %. Изотерма, проходящая через точку пересечения, определит искомую температуру "мокрого" термометра.
   Значение энтальпии влажного воздуха, найденное по приложению 2, необходимо выразить в кДж; (по условию 1 ккал/кг с.в.=4,186 кДж/кг с.в.).
   I
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
   d
  
  Рис.2. Определение положение точки 2 на I - d диаграмме
  влажного воздуха
  
  
   I
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
   d
  
  Рис.3. Определение температуры точки росы
   и температуры "мокрого" термометра
  
  
  Задача Љ 4
  
   По стальной трубе, внутренний и внешний диаметры которой d1 и d2 , а теплопроводность материала, трубы ?=40 Вт/(м*К), течет газ со средней температурой tг, коэффициент теплоотдачи от газа к стенке ?1. Снаружи труба охлаждается водой со средней температурой tв, коэффициент теплоотдачи от стенки к воде ?2.
  
   Дано:
  d1 = 150 мм;
  d2 =162 мм;
  tг = 1200 оС;
  tв = 80 оС;
  ?1 = 60 Вт/(м2*К);
  ?2 = 4000 Вт/(м2*К).
  
  Определить коэффициент теплопередачи K1 oт газа к воде, тепловой поток на 1м длины трубы q1 и температуры поверхностей трубы. Определить также температуру внешней поверхности трубы и q1, если она покрылась слоем накипи толщиной ?=2мм, теплопроводность которой ?2=0,8 Вт/(м*К)
  (при ?2=сonst).
   Ответить на вопрос: при каких значениях d2/d1 (близких к единице или гораздо больших единицы) цилиндрическую стенку для расчетов без большой погрешности можно заменить плоской стенкой?
  
  Решение:
  
   Тепловой поток, отнесенный к единице длинны трубы, измеряется Вт/м и называется линейной плотностью теплового потока.
   Для однослойной цилиндрической стенки он равен :
  
  q1=K1 ? (tг - tв). (11)
  
   Линейный коэффициент теплопередачи равен:
  
   1
  К1 = ------------- . (12)
  (1/(?1d1)) +((1/2?)*ln d2/d1)+1/?2 d2
  
   и измеряется в Вт/(м*К), Эта величина характеризует интенсивность передачи тепла oт газа к воде через разделяющую их стенку.
  
  
   1
  К1 = --------------- = 8,772 Вт/(м*К)
   (1/(60*0,15))+((1/240)*ln 0,162/0,15)+1/4000*0,162
  
  q1 = 8,772*3,14*(1200 - 80)= 30849,37 Вт/м
  
   Пусть температура стенки со стороны газа tс1, а со стороны воды tс2. Тогда
  
  tс1 = tг - ((q1/?)*(1/?1d1)). (13)
  
  tс1 = 1200 - ((30849,37/3,14)*(1/60*0,15))=108 оС
  
   а температура наружной поверхности стенки трубы равна
  
  tс2 = tг - ((q1/?)*((1/?1d1) +(1/2?1)*(ln d2/d1))). (14)
  
  tc2 = 1200 - ((30849,37/3,14)*((1/60*0,15)+(1/240)*(ln 0,162/0,15)))=100 оС
  
   Учтем влияние накипи на величины K1 и q1. Наружный диаметр трубы с учетом слоя накипи толщиной 0,002 м равен
  
  d3=d2 + 2* 0,002.
  
  d3 =0,162+2*0,002=0,166 м
  
  В свою очередь
  
   1
  К1 = ----------------- . (15)
   1 + 1 * ln d2/d1 + 1 * ln d3/d2 + 1
   ?1d1 2?1 2?2 ?2d3
  
  
  
   1
  К1 =------------------------ =1,353 Вт/(мК)
   1 + 1 * ln 0,162/0,15 + 1 * ln 0,166/0,162 + 1
   60*0,15 2*40 2*0,8 4000*0,166
  
  
  
  
  
  
  
   Зная K1 по формуле (11) находим линейную плотность теплового потока.
  
  q1 = 1,353*3,14*(1200 - 80)=4758,23 Вт/м
  
   Температура внешней поверхности накипи tс3 равна
  
  tс3 = tг - qе * 1 + 1 * ln d2/d1 + 1 * ln d3/d2 . (16)
   ? ?1d1 2?1 2?2
  
  
  tс3=1200 -4758,23 * 1 + 1 * ln 0,162/0,15 + 1 * ln0,166/0,162=
   3,14 60*0,15 2*40 2*0,8
  
   = 1006,03 оС
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Задача Љ 5
  
   Тепло дымовых газов передается через стенку котла кипящей воде. Принимая температуру газа tf1=800 №С, воды tf2 =140 №C, коэффициент теплоотдачи газами стенке ?1 =120 Вт/(м2*К) и от стенки к воде ?2 =1500 Вт/(м2*К). Решить задачу, считая стенку плоской.
   Требуется определить термические сопротивления R, коэффициенты теплопередачи К и количество теплоты q, передаваемое от газов к воде через 1м2 поверхности стенки в секунду для следующих случаев:
   а) стенка стальная, совершенно чистая, толщина ?2 =8 мм, теплопроводность материала стенки ?2=50 Вт/(м*К);
   б) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной ?3=2 мм, теплопроводность ?3=2,0 Вт/(м*К);
   в) случай "б", дополнительное условие: на поверхности накипи имеется слой масла толщиной ?4=1мм, ?4=0,1 Вт/(м*К);
   г) случай "в", дополнительное условие: со стороны газов стенка покрыта, слоем сажи толщиной ?1=1 мм, ?1=0,2 Вт/(м*К).
   Приняв количество теплоты, для случая "а" за 100 %, определить в процентах количество теплоты для всех остальных случаев.
   Определить температуры всех слоев стенки для случая "г".
  
  Решение:
  
   Для расчета теплопередачи через плоскую многослойную стенку следует использовать формулу:
  
  q = K?t = K*(tf1 - tf2),
  
   где К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К)
  
   1
  К = -------- .
   1 + ? ?i + 1
   ?1 ?i ?2
   Для случая "а".
   1
  К = --------- = 5,917 Вт/(м2*К)
   1 + 8 + 1
   120 50 1500
  
  q = 5,917*(800 - 140) = 3905,22
  
  R =1/К = 1/5,917 = 0,169
   Для случая "б".
  
   1
  К = --------- = 0,991 Вт/(м2*К)
   1 + 2 + 1
   120 2 1500
  
  q = 0,991*(800 - 140) = 654,06
  
  R = 1/0,991 = 1,009
   Для случая "в".
  
   1
  К = --------- = 0,1 Вт/(м2*К)
   1 + 1 + 1
   120 0,1 1500
  
  q = 0,1*(800 - 140) = 66
  
  R = 1/0,1 = 10
   Для случая "г".
  
   1
  К = --------- = 0,2 Вт/(м2*К)
   1 + 1 + 1
   120 0,2 1500
  
  q = 0,2*660 = 132
  
  R = 1/0,2 = 5
  
   Определим в процентах количество теплоты для случая "б"
  
  3905,22 - 100 %
  654,06 - Х %
  
  Х = (654,06*100)/3905,22 = 16,75 %
  
  Для случая "в"
  3905,22 - 100 %
  66 - Х %
  
  Х = (66*100)/3905,22 = 1,69 %
   Для случая "г"
  3905,22 - 100 %
  132 - Х %
  
  Х = (132*100)/3905,22 = 3,38 %
  
   Температуры поверхностей слоев аналитически подсчитывают по равенствам для случая "в",
  
  t1 = tf1 - q 1 ,
   ?1
  
  
  t2 = tf1 - q 1 + ?1 ,
   ?1 ?1
  
  
  t3 = tf1 - q 1 + ?1 + ?2 ,
   ?1 ?1 ?2
  
  
  t4 = tf1 - q 1 + ?1 + ?2 + ?3 ,
   ?1 ?1 ?2 ?3
  
  
  t5 = tf1 - q 1 + ?1 + ?2 + ?3 + ?4 ,
   ?1 ?1 ?2 ?3 ?4
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Задача Љ 6
  
   Определить удельный лучистый поток q (в ваттах на квадратный метр) между двумя параллельно расположенными плоскими стенками, имеющими температуры t1 и t2 и степень черноты ?1 и ?2, если между ними расстояние ? мало.
  
   Дано: Решение:
   ?1 = 0,62; Удельный лучистый поток между двумя
   ?2 = 0,54; параллельными стенками можно определить по формуле:
   t1 = 800 оС;
   t2 = 50 оС. q = ?1,2 *С0((Т1/100)4 - (Т2/100)4),
  q - ? ?1 - ?
   ?2 - ? где Т1 - абсолютная температура первой стенки, К;
   Т2- абсолютная температура второй стенки, К;
  С0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,67 Вт/м2К4;
  ?1,2 - приведенная степень черноты тела, определяемая из выражения:
  
  ?1,2 = 1 .
   (1/ ?1) +(1/ ?2) - 1
  
  ?1,2 = 1 = 0,406
   (1/0,62)+(1/0,54) - 1
  
  q = 0,406*5,67((1073/100)4 - (323/100)4) = 30264,058
 Ваша оценка:

Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"