Контрольная работа №2
Нестационарные процессы
Контрольная работа №2 состоит из 2-х теоретических вопросов и 3-х расчетных задач. Теоретические вопросы выбираются по таблице 2.3.
Теоретические вопросы к контрольной работе №2
1.Объясните, почему если
то и
Каков геометрический смысл критической
точки?
2.Покажите, что при температуре абсолютного нуля теплота перехода одной конденсированной фазы в другую равняется нулю.
3.Изобразите на диаграммах P-V и T-S графики, соответствующие изотермическому, изобарическому и изохорическому процессам вещества, свойства которого описываются уравнением Ван-дер-Ваальса.
4.Почему изотермы перегретого пара постепенно переходят в горизонтальные прямые в i-S диаграмме?
5.Как можно по стандартной диаграмме i-S, где отсутствует нижняя пограничная кривая, определить энтальпию кипящей воды и скрытую теплоту парообразования?
6.Как определить
и
для
вычисления внутренней энергии влажного
пара по формуле
7.Можно ли получить перегретый пар в изотермическом процессе?
8.Изобразите в T-S диаграмме располагаемую работу при истечении газа и пара через сопло.
9.Только ли с помощью сопла Лаваля можно осуществить непрерывный переход от дозвуковых к сверх звуковым скоростям? Укажите примеры.
10.Какова будет скорость истечения
воздуха через суживающееся сопло по
отношению к скорости звука, если перед
соплом
=10
бар, а за соплом
=3
бар.
11.Какое сечение сопла называют критическим?
12.Что произойдёт с располагаемым теплоперепадом, если газ перед соплом подвергнуть дросселированию?
13.Можно ли скорость истечения пара рассчитать по уравнению:
?
14.Может ли коэффициент адиабатического дросселирования быть равным коэффициенту обратимого адиабатического расширения? Если да, то, при каких условиях это возможно?
15.Можно ли перегреть влажный пар, подвергнув его адиабатическому дросселированию?
16.Может ли увеличиваться внутренняя энергия газа при его дросселировании?
17.Какая существует разница между процессами адиабатического и изотермического дросселирования?
18.Выгоден ли процесс дросселирования с точки зрения энергетики?
19.Зачем применяют многоступенчатое сжатие в компрессорах?
20.Какая разница между индикаторной и теоретической диаграммами поршневого компрессора?
21.Как влияют на экономичность цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при V=const степень сжатия и свойства рабочего тела?
22.В чём состоит смысл и значение регенерации тепла в газотурбинных установках?
23.Что экономичнее: газотурбинная установка или двигатель внутреннего сгорания при одинаковом подводе тепла?
24.Для чего в воздушно-реактивных двигателях применяют турбокомпрессоры? Как выглядит экономичность этих двигателей по отношению к прямоточным реактивным двигателям?
25.Почему в современных паросиловых установках используется цикл Рэнкина, а не цикл Карно?
26.Всегда ли использование вторичного перегрева пара повышает экономичность паросиловой установки?
27.Почему регенерация тепла в паросиловых установках осуществляется не так, как в газотурбинных установках?
28.Почему при характеристике теплофикационных установок для оценки экономичности их работы недостаточно знания одного термического КПД установки?
29.Почему не целесообразно применять воздушные поршневые холодильные установки и почему применение турбокомпрессорных холодильных установок является разумным?
30.Какие основные требования предъявляются к холодильным агентам паровых холодильных установок и почему?
31.Какова разница понятий: холодильный эффект теплоносителя и холодильный коэффициент? Как их определить?
32.В чём состоит разница понятий: абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха?
33.Почему в расчётах с влажным воздухом энтальпию его всегда относят к 1 кг сухого воздуха?
34.Как с помощью диаграммы i-d
влажного воздуха определить энтальпию
сухого и насыщенного влажного воздуха
при температуре
?
35.Установите зависимость концентрации водорода, растворяющегося в металле в виде атомов Н, от давления водорода.
36.Напишите выражение закона действующих
масс для следующих реакций:
и
37.Сколько независимых параметров определяет состояние равновесной смеси жидкого и газообразного азота? Сравните химические потенциалы этих двух подсистем.
38.Сопровождаются ли работой фазовые переходы типа жидкость-пар?
39Применимо ли понятие химического потенциала к газу, в котором не протекают химические реакции?
40.Применимо ли правило фаз Гиббса к механическим системам?
Для выполнения работы необходимо изучить по учебнику в соответствии с программой в разделе «Основы тепло и массообмена» нестационарные процессы. Обратить особое внимание на материал, излагаемый в § 25.2, 16.3, 18.4 и 17.1.
Задача 2.1. Температурный режим при пожаре в помещении
Производство, связанное с обращением ГЖ, размещено в помещении размерами в плане a*b, м. и высотой Н, м. при аварии технологических аппаратов возможны и розлив жидкости на пол и возникновение пожара. Предусмотрены устройства, ограничивающие растекание жидкости на полу на площади квадрата f, м2 расстояние от границы горения до стены с оконными и дверными проемами, через которые будет происходить газообмен при пожаре в помещении с внешней средой, l, м (см. рис. 19.3) / 2 /.
Механическая вентиляция при возникновении пожара выключается. За счет естественного газообмена в помещение поступает такое количество воздуха, что на 1 кг горящей жидкости в среднем приходится VА, м3 воздуха.
Рассчитайте возможную температуру среды в помещении при возникновении пожара:
а) среднеобъемную через 5, 15 и 30 мин его развития;
б) локальную в точке над факелом под перекрытием через 5, 15 и 30 мин его развития;
в) локальную в точках, находящихся на высоте 1,5 м от пола и расстояниях от границы горения 0,25 l, 0,5 l, 0.75 l и l, через 2 мин его развития.
Постройте графики:
а) изменения среднеобъемной температуры среды в помещении при пожаре во времени;
б) изменения температуры среды в точке над факелом под перекрытием во времени;
в) изменения температуры среды на высоте 1,5 м в зависимости от расстояния от границы горения для 2 мин развития пожара.
По графику установите, на каком расстоянии от выхода значение температуры среды достигает 700С.
Исходные данные для выполнения расчета приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Последняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
a, м b, м H, м l, м |
58 60 12 24 |
52 66 12 26 |
46 72 15 32 |
36 72 18 30 |
58 66 15 26 |
52 54 9 25 |
46 78 18 30 |
36 54 12 22 |
30 72 9 35 |
36 60 9 28 |
Предпоследняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
f, м2 VА, м3/кг |
100 10 |
120 16 |
160 20 |
140 16 |
64 12 |
90 7 |
140 22 |
90 12 |
120 16 |
90 14 |
Жидкость |
Ацетон |
Бензин |
Бензол |
Диэтиловый эфир |
Толуол |
Этиловый спирт |
Ксилол |
Метиловый спирт |
Амиловый спирт |
Бутиловый спирт |
Задача 2.2. Нестационарная теплопроводность. Изменяющиеся граничные условия 3 рода
Рассчитайте температурное поле по толщине перекрытия через 0,5 ч после начала пожара, используя полученные при решении задачи 2.1 результаты расчета температуры среды над факелом под перекрытием (график изменения температуры среды под перекрытием). Перекрытие представляет собой сплошную железобетонную плиту толщиной 18 см. Толщина слоя бетона λ = 1,2 Вт/(м∙К). Начальная температура перекрытия 200С, такую же температуру имеет воздух над перекрытием.
Задачу решить методом конечных разностей графически.
Задача 2.3. Нестационарная теплопроводность.
Не изменяющиеся граничные условия 3 рода
Железобетонная плита перекрытия толщиной δ обогревается с одной стороны средой с температурой tг в течение τ мин. Коэффициент теплообмен а на обогреваемой поверхности плиты α = 11,63 е0,0023tг. Начальная температура перекрытия t0 = 200C. Коэффициент теплопроводности железобетона λ = 1,2 Вт/(м∙К), коэффициент температуропроводности α = 5,6∙10-7 м2/с.
Рассчитать температуру на расстоянии s от обогреваемой поверхности плиты: а) принимая перекрытие за неограниченную пластину; б) принимая перекрытие, как полуограниченное тело.
Данные, необходимые для расчетов, приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Последняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
δ, м s, м |
0,25 0,02 |
0,18 0,04 |
0,20 0,03 |
0,30 0,05 |
0,25 0,08 |
0,30 0,08 |
0,25 0,06 |
0,27 0,05 |
0,20 0,09 |
0,18 0,1 |
Предпоследняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
tг,0С τ, мин |
900 55 |
800 50 |
1100 45 |
1200 40 |
1000 50 |
1100 50 |
1000 55 |
1200 40 |
800 60 |
900 45 |
Таблица 2.3
таблица теоретических вопросов
|
Последняя цифра зачётной книжки. |
||||||||||
Предпоследняя цифра З.К. |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
1; 21
|
2; 22 |
3;23 |
4; 24 |
5; 25 |
6; 26 |
7; 27 |
8; 28
|
9; 29 |
10; 30
|
|
1 |
11; 31 |
12; 32 |
13; 33 |
14; 34 |
15; 35 |
16; 36 |
17; 37 |
18; 38 |
19; 39 |
20;40 |
|
2 |
10,30 |
11,31 |
12,32 |
13,33 |
14,34 |
15,35 |
16,36 |
17,37 |
18,38 |
19,39 |
|
3 |
11;21 |
12; 22 |
13; 23 |
14;24 |
15; 25 |
16; 26 |
17; 27 |
18; 28 |
19; 29 |
20;30 |
|
4 |
1; 31
|
2; 32 |
3; 33 |
4; 34 |
5; 35 |
6; 36 |
7; 37 |
8; 38 |
9; 39
|
10,40 |
|
5 |
20;40
|
19;39 |
18;38 |
17;37 |
16; 36 |
15; 35 |
14; 34 |
13; 33 |
12; 32 |
11;31 |
|
б |
10;30 |
9;29 |
8;28 |
7;27 |
6;26 |
5;25 |
4;24 |
3;23 |
2;22 |
1;21 |
|
7 |
11; 40 |
12; 39 |
13; 38 |
14; 37 |
15; 36 |
16; 35 |
17; 34 |
18; 33 |
19; 32 |
20; 31 |
|
8 |
1; 30 |
2; 29 |
3; 28 |
4; 27 |
5; 26 |
6; 25 |
7; 24 |
8; 23 |
9; 22 |
10; 21; |
|
9 |
1;40 |
18;10 |
2;31 |
6;17 |
21;15 |
18;33 |
22;44 |
5;22 |
11;15 |
33;12 |
|