Практические работы по термодинамике и методические указания по их выполнению для студентов специальностей 21.02.01 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» и 21.02.02 «Бурение нефтяных и газовых скважин» заочной формы обучения (стр. 4 )

       5.5. Необходимые схемы, графики и рисунки выполнять карандашом с применением чертежных принадлежностей.

ЗАДАНИЕ

Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – с изохорно-изобарным подводом тепла (цикл Тринклера) работает при следующих условиях: начальные давление и температура р1, t1; степень сжатия е; степень повышения давления л; степень предварительного расширения с. Определить параметры состояния р, v, t в характерных точках цикла двигателя, подведенное и отведенное тепло и термический КПД. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Масса рабочего тела – 1 кг. Изобразить цикл ДВС в pV-диаграмме.

Исходные данные взять из табл. 3.1.

Таблица 3.1

Методические указания

Перед выполнением работы следует внимательно изучить указанные разделы в литературных источниках.

При выполнении работы используются уравнения газовых законов, термодинамических процессов. Кроме этого в условии заданы коэффициенты, характеризующие тип цикла:

- степень сжатия; - степень предварительного расширения; - степень повышения давления.

КПД цикла определяется с учетом количества подведенного и отведенного тепла, значения которых берутся по абсолютной величине:

Цикл Тринклера.

Рассчитать цикл ДВС: определить параметры в характерных точках цикла, рассчитать количество подведенного и отведенного тепла и КПД цикла, построить цикл в pV-диаграмме. Исходные данные: р1=1 МПа; Т1=315 К; л=2,2; е=14; с=1,9. Рабочее тело – воздух, массой 1 кг.

Решение:

1.Определяем газовую постоянную.

R =

Точка 1

P1V1=RT1

V1 =

Точка 2 (линия 1-2 – адиабатный процесс)

T1V1k-1 = T2V2k-1

K = ; ;

        .

K=

е = ;  V2==

T2 = T1 ()k-1= 315()1,3-1 =709,8 К

P2V2=RT2

P2 =

Точка 3 (линия 2-3 – изохорный процесс)

V2  =V3 =0,006

л = ; P3 =лP2 =2,2 ∙ 33,9 =74,58 МПа

T3 =

Точка 4 (линия 3-4 – изобарный процесс)

;

P3=P4=74,58Мпа

Точка 5 (линия 4-5 – адиабатное расширение)

T4V4k-1 = T5V5k-1

Т. к. линия 5-1 – изохорный отвод тепла, то

P5V5=RT5

Подведенное тепло

Отведенное тепло

Определяем КПД

По рассчитанным значениям параметров строится цикл в pV-диаграмме.

Практическая работа № 4

РАСЧЁТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ СТЕНКУ

1. Цель работы

        Приобретение практических навыков  расчета процессов теплообмена.

2. Требования к отчёту

       5.1.  Номер работы, тема, цель.

5.2. Записать условие задания.

       5.3.  Вычисления начинать с записи  расчётных формул в общем виде.

       5.4.  Размеры величин указывать в системе СИ.

       5.5. Необходимые схемы, графики и рисунки выполнять карандашом с применением чертежных принадлежностей.

ЗАДАНИЕ

Плоская стальная стенка, толщиной дс омывается с одной стороны горячими газами с температурой t1, а с другой стороны водой с температурой t2. Определить коэффициент теплопередачи от газов к воде, плотность теплового потока и температуру обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке б1 и от стенке к воде б2. Определить также все указанные выше величины для случая, если стенка, омываемая водой, покроется слоем накипи толщиной дн. Для указанных вариантов задачи построить эпюры температур от t1 до t2. Объяснить, в чем состоит вред отложения накипи на стальных поверхностях нагрева.

Исходные данные для решения взять из табл. 4.1.

Принять: коэффициент теплопроводности стали лс=50 Вт/(м·К), коэффициент теплопроводности накипи лн=1 Вт/(м·К).

Таблица 4.1

Методические указания

Перед выполнением работы следует внимательно изучить указанные разделы в литературных источниках.

Для выполнения работы следует:

Знать и различать виды теплообмена; Знать основные уравнения и расчетные формулы видов теплообмена.

При расчете теплопередачи через плоскую стенку используют следующие формулы:

Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К)

Удельный тепловой поток q, Вт/м2

Температуры поверхностей стенок, °С

Где - коэффициенты теплоотдачи от первой жидкости к стенке и от стенки ко второй жидкости соответственно, Вт/(м2·°С); - толщина стенки, м; - коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м·°С); - температуры первой и второй жидкости соответственно, °С (см. рис…).

Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К)

Удельный тепловой поток q, Вт/м2

Температуры поверхностей стенок, °С

Пример решения задачи

Задача. Поверхность нагрева состоит из плоской стальной стенки толщиной Sст = 8 мм. По одну сторону стенки движется горячая вода, температура которой t1 = 120° С, по другую —  вода с температурой t2 = 60° С. Определить: плотность теплового потока, коэффициент теплопередачи, значения температур на обеих поверхностях стенки.

Найти, как изменяется плотность теплового потока и температура на поверхности стенки, если со стороны наибольшего нагрева стальной стенки появится накипь толщиной 1 мм.

Принять: б1=2 000 Вт/(м2 •єС), б2 =  1250 Вт/(м2 •єС), лст = 40 Вт/(м •єС), для накипи лн= 0,5 Вm/(м • єС).

Решение:

А)без накипи

Вт/м2.

Б) с накипью

Вт/м2.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4