Вариант № 27

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА.

Задача № 1. Определить значение газовых постоянных для ацетилена С₂Н₂, окиси углерода СО, углекислого газа СО₂, аммиака NH₃, озона O₃.

Чему равна кажущаяся молекулярная масса воздуха , если принять, что он состоит (по объему) из 79% азота и 21% кислорода?

Задача №2. На одном из участков цикла ДВС продукты сгорания расширяют при постоянном давлении 5,8 МПа от объема 35 см³ до объема 60 см³, причем температура в конце этого процесса составила 520 К. Считая, что физические свойства продуктов такие же, как у воздуха, определить: температуру в начале процесса расширения; работу, совершенную на участке; изменение удельных внутренней энергии и энтальпии; количество сгоревшего топлива (его теплотворная способность  42300 кДж/кг).

Задача № 3. Показатель политропы равен 1,6. Газ сжат до р₂ =4р₁. Как изменились температура и объем газа? Что произошло с его внутренней энергией? Какова работа газа? Участвовала ли в процессе внешняя теплота? Изобразить процесс сжатия на р-v диаграмме.

Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Используя критериальные уравнения, определить средний коэффициент теплоотдачи и тепловой поток от стенки канала, охлаждаемого водой, если диаметр канала 40 мм; его длина – 4 м, скорость воды – 5 м/с, средняя температура стенки – 250⁰С, а температура воды на входе и выходе канала равна 185⁰С и 265⁰С, соответственно. Как изменятся определяемые величины при уменьшении скорости воды в 5 раз?

Задача № 2. Определить плотность теплового потока при теплообмене излучением между двумя параллельными стенками, имеющими температуры 400⁰С и 50^0С и степени черноты  0,7 и 0,9 соответственно. Как изменится теплообмен, если степень черноты более нагретой поверхности уменьшить до 0,02?

Вариант № 34

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задача № 1. От воздуха отводится 100 кДж, его внутренняя энергия увеличивается на 200 кДж. Что это за процесс? Какова работа газа? Чему равна теплоёмкость воздуха в этом процессе?

Задача № 2. При политропном сжатии 10 кг гелия до объёма V₂= 0,1V₁ температура поднялась от (- 60ºС) до 40ºС. Начальное давление равно 4 бара. Определить конечные параметры газа, показатель политропы, работу сжатия и количество отведённой наружу теплоты. Показатель адиабаты гелия k= 1,67, молярная масса µ= 4 кг/кмоль.

Задача № 3. Предельная температура воздуха перед входом в турбину равна 1100ºС. Давление воздуха на входе в ГТУ составляет 1 бар. Рассчитать параметры в характерных точках цикла ГТУ с подводом теплоты при р=сonst, если степень повышения давления в компрессоре , степень предварительного расширения .

Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Как изменится значение коэффициента теплоотдачи  при ламинарном и турбулентном режимах течения среды в трубе, если диаметр трубы увеличить соответственно в 2,5 и 4,5 раза, сохраняя неизменными температуры и скорости течения? Что будет со значениями коэффициентами теплоотдачи  при тех же условиях, но при сохранении неизменными не скоростей течения среды, а ее массового расхода?

Задача № 2.Определить потерю теплоты трубопровода длиной 100 м диаметром , покрытого слоем изоляции толщиной . Коэффициент теплопроводности трубы , а изоляции - . Температура воды в трубопроводе , коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы , температура окружающего воздуха , коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху . Так же рассчитать температуру внешней поверхности изоляции.

Вариант № 4

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задача № 1. При температуре 100⁰С и давления 1 бар плотность газа составляет ρ=0,0645 кг/м³. Что это за газ?

Задача №2. Компрессор ТРД потребляет мощность 16,4 МВт при расходе воздуха 60 кг/с. Пренебрегая потерями мощности на привод агрегатов, определить температуру торможения за турбиной, если на входе в турбину она равна 1400 К (считать продукты сгорания идеальным газом с теплоемкостью с_ср=1080 Дж/(кг К).

Задача № 3. До какой температуры надо охладить 0,8 м³ воздуха с начальными параметрами р₁ = 0,3 МПа и t₁ = 15⁰C, чтобы получить в том же объеме давление р₂ = 0,1 МПа. Определить отводимое при этом количество теплоты, если с_ср=1кДж/(кг К).

Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Определит, сколько теплоты передается ежечасно через стенки картера ДВС, изготовленного из сплава А12, если толщина стенок 5,5 мм, температура на внутренней поверхности стенок 75⁰С, на наружной 65⁰С, площадь наружной поверхности равна 0,55 м².

Задача № 2. Металлическая поверхность нагрета до t =927⁰C, имея коэффициент излучения 3,5 Вт/(м²К⁴). Определить плотность потока собственного излучения на поверхности и дину волны, которая соответствует максимуму интенсивности излучения.

Вариант № 6

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задача № 1. В процессе расширения азота 40% подведённой теплоты превращается в работу, а 60% идёт на увеличение внутренней энергии. Где на p-v диаграмме расположен этот процесс? Чему равен показатель политропы? Что происходит с газом при расширении? Чему равна теплоёмкость процесса?

Задача № 2. Баллон ёмкостью 100 л заполнен воздухом со следующими параметрами: р= 110 бар, Т= -130⁰С. Используя уравнение состояния идеального и реального газа, определить массу воздуха. Критическое давление воздуха р_кр= 36,5 бар; критическая температура Т_кр= –140,8⁰С, газовая постоянная R=287 Дж/(кг·К)

Задача № 3. Мощность 4-х тактного ДВС с подводом теплоты при р=const, составляет 18,5 кВт. Диаметр цилиндра 286 мм, ход поршня 377 мм, частота вращения 360 об/мин. Определить среднее индикаторное давление.

Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Определить удельный тепловой поток через многослойную плоскую стенку с учетом контактных сопротивлений, состоящую из слоя окиси циркония толщиной 0,2, слоя стали толщиной 5 мм и слоя алюминия толщиной 14 мм. Температуры на внешних поверхностях стенки поддерживаются постоянными и равными соответственно 1000⁰С и 500⁰С. Коэффициенты теплопроводности: окиси циркония , стали , алюминия . Термическое сопротивление контакта между слоем окиси циркония и стали , между слоем стали и алюминия .

Задача № 2. Определить плотность теплового потока, проходящего через стенки рабочей лопатки газовой турбины, если средние температуры на поверхности стенки равны 650 К и 630 К, толщина стенки лопатки, выполненной из стали IХI8Н9Т (теплопроводность ), равна 2,5 мм.

Вариант № 26

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задача № 1. При температуре 100⁰С и давления 1 бар плотность газа составляет 0,0645 кг/м³. Что это за газ?

Задача №2. До какой температуры надо охладить 1 м³ воздуха с начальными параметрами р₁ = 0,4 МПа и t₁ = 800⁰C, чтобы получить в том же объеме давление р₂ = 0,2 МПа. Определить отводимое при этом количество теплоты, если с_ср=1,01 кДж/(кг К).

Задача № 3. Компрессор ТРД потребляет мощность 16,5 МВт при расходе воздуха 70 кг/с. Пренебрегая потерями мощности на привод агрегатов, определить температуру торможения за турбиной, если на входе в турбину она равна 1200 К (считать продукты сгорания идеальным газом с теплоемкостью с_ср=1300 Дж/(кг К).

Часть П. ТЕПЛООБМЕН

Задача № 1. Определить количество теплоты, переданное от горячей воды с t₁=95⁰C через стенку трубы, изготовленной из стали 10 к воздуху, имеющему температуру t₂ =0⁰С. Коэффициенты теплоотдачи: , . Диаметры трубы d₁=42 мм, d₂ = 50 мм; длина l = 100 м.

Задача № 2. Металлическая поверхность нагрета до t =927⁰C, имея коэффициент излучения 3,5 Вт/(м²К⁴). Определить плотность потока собственного излучения на поверхности и дину волны, которая соответствует максимуму интенсивности излучения.