Задача 2.

Углекислоту сжимают изотермически при температуре 12°С до десятикратного уменьшения объёма. Определить конечное давление, работу сжатия и отводимое тепло, если начальное давление и масса углекислоты равны: масса 8 кг ,а давление 8,7 Мпа

Исходные данные: С , T=285 K, =87 Па, m=8 кг,

Найти: , A-?,Q-?

Так как процесс изотермический

(20)

Па;

Ответ: так как для идеально газа в изотермическом процессе нет изменения внутренней энергии, то по первому закону термодинамике A=Q=-43739.72 Дж.

Задача 3.

Воздух совершает цикл Карно, наивысшее давление при этом составляет 20 бар, а наинизшее 1.2 бар, показатель адиабаты принять равным 1,4. Определить параметры состояния воздуха в характерных точках, работу, термический КПД цикла и количества подведенного и отведенного тепла. Начертить график процесса в координатах (р - v).

Масса равна 2,5 кг, t1=28 , t2=338

Исходные данные: k=1.4,

Найти: ;

(21)

из (21)

(22)

Ответ: давление в точке 4 ; давление в точке 2 ; =

Задача 4.

Для ликвидации горения продукта в реакторе предусмотрена подача азота. Определить требуемую площадь выходного сечения сопла, через которое будет происходить истечение газа в реактор, если известно, что давление азота, температура азота, требуемый секундный расход газа равны:P=0.60 Мпа,t=29 , =0.35

Давление среды в реакторе 0.3МПа

Исходные данные: ; Па; T=302 K;

;

Найти :F-?

(23)

;

;

(23)

;

Ответ: площадь сопла выходного сечения

Часть 2 Теоретический вопрос № 10

Теплообмен при изменении агрегатного состояния (кипение, конденсация)

Теплообмен при кипении жидкостей происходит в различных кипятильных устройствах (паровых котлах, испарителях, кипятильниках и др.), а также характерен для ряда явлений на пожарах (например, вскипание и выброс или переливание огнеопасных жидкостей при их горении в резервуарах или аппаратах). Кипение жидкости может происходить как на твердой поверхности, так и в объеме самой жидкости. Процесс кипения сопровождается подводом к кипящей жидкости тепла, расходуемого на парообразование. Кипение жидкостей на твердых поверхностях может быть пузырьковым, в этом случае на поверхности непрерывно образуются пузырьки пара, которые отрываются от стенки и переносят тепло и массу вещества из пристенного слоя в объем кипящей жидкости. Такой режим кипения наблюдается при перегреве жидкости (сверх температуры кипения).

При пленочном режиме кипения у обогреваемой твердой поверхности образуется сплошная паровая пленка, которая, отделяя жидкость от стенки, создает большое термическое сопротивление, вследствие чего коэффициент теплообмена со стороны кипящей жидкости резко уменьшается. Пленочное кипение происходит в результате увеличения числа очагов парообразования за счет большой разности температур стенки и жидкости. Пленочный режим кипения обычно происходит в теплообменной аппаратуре под большим давлением.

Конденсация – процесс фазового превращения пара, т.е. переход его в жидкое состояние. При конденсации выделяется тепло, которое отводится от теплоносителя к стенке. Конденсация бывает двух видов: капельная и пленочная. Пленочная конденсация происходит при соприкосновении чистого пара со смачиваемой поверхностью охлаждения, капельная конденсация двух случаях: при наличии в конденсирующемся паре примесей масла, керосина и т.п., которые оседают на поверхности охлаждения, образуя несмачиваемую пленку (на этих участках теплоотдача от пара к поверхности теплообмена в 15-20 раз меньше, чем теплоотдача к чистой поверхности теплообмена); если конденсирующая жидкость не смачивает поверхности охлаждения.

При расчете теплообменных устройств, работающих на основе конденсации паров, принимают, что конденсация пленочная. коэффициент

теплообмена определяют по формуле:

(24)

в которой:

(25)

где С – опытный коэффициент для вертикальных поверхностей 0,943; для горизонтальных поверхностей 0,15; для горизонтальных труб 0,72.