Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Термодинамический анализ циклов холодильных установок
Предлагается выполнить термодинамический анализ для двух наиболее распространенных типов холодильных установок: газовых (задача № 1) и парокомпрессионных (задача № 2). Решение данных задач не обязательно, но желательно в целях повышения уровня знаний по дисциплине. Задача № 1 На рис. 11, 12 и 13 представлены схема и обратимый цикл в p-υ и T-s – диаграммах газовой холодильной машины.
Рис.11 Рис.12 Рис.13 Цифры на схеме соответствуют узловым точкам обратимого цикла, представленного в p-v и T-s – диаграммах Обозначения: К – компрессор, П – привод компрессора, D – детандер, ТО – теплообменник-охладитель, ХК – холодильная камера. Дано: хладоагент (ХА) – воздух; параметры ХА на входе в компрессор: р1 = 1 бар, t1 = -20 оС; давление ХА на выходе из компрессора p2=6 бар; температура ХА на выходе теплообменника – охладителя t3=20 оС. Рассчитать: - температуры воздуха в узловых точках цикла; - работу, затрачиваемую на компрессор (lк, кДж/кг); - работу, получаемую в детандере (lD, кДж/кг); - работу обратимого цикла (l, кДж/кг); - удельную холодопроизводительность обратимого цикла (qx, кДж/кг); - удельную теплоту, передаваемую в окружающую среду (qо, кДж/кг); - холодильный коэффициент обратимого цикла (ε); - холодильный коэффициент идеального цикла Карно (εк) для интервала температур (Тос÷ Тх); - эксергетический КПД обратимого цикла холодильной машины (ηэкс). Теплоемкость воздуха принять постоянной μсv = 20,8 кДж/(кмоль·К). Ответы выделить и на основании полученных результатов расчета сделать выводы. Задача № 2 На рис. 14 и 15 представлены схема и обратимый цикл парокомпрессионной холодильной установки.
Рис.14 Рис. 15 Обозначения: К – компрессор, КОН – конденсатор, охлаждаемый водой, ОВ – охлаждающая вода, ДВ – дроссельный вентиль, И – испаритель, ХЛ – хладоноситель, П – привод компрессора. Цифры на схеме соответствуют узловым точкам обратимого цикла, представленного в p-v и T-s – диаграммах Дано: хладоагент – фреон – 12, температура хладоагента на входе в компрессор t1 = -20 оС; на выходе из компрессора t2=20 оС, х2 = 1. Рассчитать: - значения энтальпий (h) в узловых точках обратимого цикла; - затрачиваемую работу в цикле (l); - удельную холодопроизводительность цикла (qx); - холодильные коэффициенты для обратимого цикла 1-2-3-4 (ε) и цикла Карно 1-2-3-m (εк) в интервале температур Тос - Тх; - эксергетический КПД обратимого цикла (ηэкс). На основании полученных результатов расчета сделать выводы относительно термодинамического совершенства обратимых циклов парокомпрессионных холодильных машин. ЗАДАНИЕ № 3 Расчет стационарной теплопроводности и теплопередачи Задание № 3 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом. Задача № 1 Через кирпичную стену передается теплота. Постоянные температуры на поверхностях стены t1 и t2, коэффициент теплопроводности кирпича ( λ), толщина стены (δ), площадь изотермической поверхности (F) даны в табл. 5 по вариантам. Рассчитать: - плотность теплового потока (q, Вт/м2), - теплоту, переданную через стену за сутки (Q, Дж), - координату изотермической поверхности (хо) с температурой t=0 оC. Ответы выделить. Изобразить схематично график распределения температур по толщине стены.
Таблица 5
Задача № 2 Теплота передается через стенку трубы толщиной δ=50мм. Постоянные температуры на внутренней поверхности трубы (t1) и на наружной (t2), а также коэффициент теплопроводности стенки (λ) , внутренний диаметр (d1) и длина (l) трубы даны в табл. 6. Рассчитать: - литейную плотность теплового потока (ql, Вт/м), - количество теплоты, передаваемой через стенку трубы за одни сутки (Q, Дж), - температуру изотермической поверхности в середине стенки трубы (t), т. е. при . Сравнить полученную температуру с , объяснить причину несовпадения температур t и tср, показать t и tср на графике распределения температур по толщине стенки. Таблица 6
Задача № 3 Теплота передается через плоскую стальную стенку с коэффициентом теплопроводности λс = 40 Вт/м ·К от дымовых газов к кипящей воде. Толщина стенки (δс), температура дымовых газов (tж1), температура воды (tж2), коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (α1) и от стенки к воде (α2) даны в табл. по вариантам. Определить: - коэффициент теплоотдачи К, Вт/(м2·К) от газов к воде, - плотность теплового потока, передаваемого через стенку (q, Вт/м2), - температуры на поверхностях стенки со стороны газов (t1) и со стороны воды (t2). Построить график распределения температур по толщине стенки. Нанести на график температуры tж1 и tж2. В процессе эксплуатации стенка со стороны воды покрылась слоем накипи толщиной δн, коэффициент теплопроводности накипи λн = 1,0 Вт/(м ·К). Рассчитать для этого случая К, q, t1, t2, температуру на поверхности накипи (tн). Построить график распределения температур по толщине стенки и накипи. Дать сравнительный анализ двух графиков. Данные необходимые для решения задачи, содержатся в табл. 7 Таблица 7
Задача №4 Теплота передается через стенку стальной трубы толщинойδс=3мм (λс =50Вт/м· К) от дымовых газов к кипящей воде. Внутренний диаметр трубы (d1), температура дымовых газов (tж1), температура кипящей воды (tж2), коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к наружной поверхности трубы (α1), коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубы к воде (α2) даны в табл.8. Рассчитать: - коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2 ·К) от газов к воде, - линейную плотность теплового потока (ql, Вт/м), - температуры на внутренней поверхности трубы (t1) и на наружной поверхности (t2). Построить график распределения температур по толщине стенки. Нанести на график температуры tж1 и tж2 . В процессе эксплуатации на внутренней поверхности образовался слой накипи толщиной (δн). Рассчитать для этого случая K,ql,, t1, t2, температуру на поверхности накипи (tн). Принять коэффициент теплопроводности накипи λн =0,8 Вт/(м· К). Построить график распределения температур по толщине стенки и накипи. Дать сравнительный анализ двух графиков. Таблица 8
Задача № 5 По стальному теплоизолированному трубопроводу, расположенному на открытом воздухе, передается горячий теплоноситель. Толщина стенки трубы δ=3мм, коэффициент теплопроводности стали λ=50 Вт/(м· К). Температура окружающего воздуха t ж=20 оC, коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху α=10Вт/м2·К. остальные данные. Необходимые для расчета: внутренний диаметр трубы (d1), температура на внутренней поверхности стальной трубы (t1), толщина слоя изоляции (δиз) и коэффициент теплопроводности изоляции (λиз) даны в табл.9 по вариантам. Рассчитать: - температуру на поверхности изоляции(tиз). - температуру наружной поверхности стальной трубы (t2), - суточную потерю тепла на участке трубы длиной 100м (Q,Дж). Ответы выделить. Изобразить схематически график распределения температур по толщине стенки трубы и по толщине изоляции. Таблица 9
ЗАДАНИЕ № 4 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 275. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |