СОДЕРЖАНИЕ
Задача № 1.1 3
Задача № 1.2 7
Задача № 2.1 10
Задача № 2.2 16
Задача № 3.1 22
Задача № 3.2 24
Задача № 4 26
Задача № 5.1 28
Задача № 5.2 32
Задача № 6 36
Задача № 7 38
Задача № 8 40
Задача № 9 42
Задача № 10 44
Задача № 11.1 51
Задача № 11.2 53
Задача № 12 55

Купить

Задача № 1.1

В помещении компрессорной станции объемом V произошла разгерметизация трубопровода, по которому транспортируется горючий газ под давлением р1 при температуре Т1. Через образовавшееся в трубопроводе сквозное отверстие площадью f горючий газ выходит в помещение.
Рассчитать, через какое время в объеме помещения компрессорной станции может образоваться, взрывоопасная смесь, а также среднюю молекулярную массу, плотность, удельный объем и изобарную удельную массовую теплоемкость смеси, если ее температура Т = 293 К, а давление р = 100 кПа. Коэффициент скорости при истечении газа через отверстие φ = 0,85. Воздухообмен в помещении отсутствует. Данные, необходимые для расчетов, приведены в табл. 1.


р1 = 0,9 мПа
Т1 = 305К
Горючий газ - пропан
Задача № 1.2

Для тушения пожара в сушильной печи предусмотрена установка парового пожаротушения с ручным пуском. При возникновении пожара в распределительный (перфорированный) трубопровод установки подается водяной пар из технологического паропровода, абсолютное давление пара в котором р1 и степень сухости х.
Определить скорость истечения пара w из отверстий перфорированного паропровода и необходимое количество отверстий диаметром d в паропроводе при подаче в сушильную печь пара в количестве G. Коэффициент скорости при истечении пара через отверстие φ = 0,9. Барометрическое давление рс = 0,1 МПа.
Решить задачу аналитически (принимая пар за идеальный газ) и графо-аналитически, используя is-диаграмму водяного пара.
р1 = 0,19мПа
х = 0,98

G = 0,29 кг/с
Задача № 2.1

Газотурбинная установка (ГТУ) с подводом теплоты при постоянном давлении, используемая для газоводяного тушения пожаров, имеет следующие характеристики: степень повышения давления β = р2/р1, степень предварительного расширения ρ = v3 /v2.
Принимая в качестве рабочего тела 1 кг газовой смеси заданного массового состава с начальными параметрами р1 = 0,1 МПа и Т1 = 290 К, определить:
а) параметры состояния (р1 v1, Т1) в характерных точках цикла i = 2,3,
3' и 4
Задача № 2.2

Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий по циклу Тринклера со смешанным подводом теплоты (см. рис. 2), имеет cледующие характеристики цикла:
- степень сжатия
степень повышения давления
степень предварительного расширения
ε = 15
λ = 3,4
ρ = 1,5


Принимая в качестве рабочего тела 1 кг газовой смеси заданного массового состава с начальными параметрами с начальными параметрами р1 = 0,1 мПа и Т1= 293К. Определить параметры состояния (p,v,Т) в характерных точках цикла, а также для каждого процесса, входящего в цикл
Задача № 3.1

Вычислить тепловые эффекты химических реакций при стандартных условиях (t = 25 °С, р = 0,101 МПа) по стандартным теплотам образования или сгорания.
Данные, необходимые для расчетов, выбрать из табл. 7
С6Н6(ж) + 9Н2(г) = 6СН4(г)
В соответствии с законом Гесса тепловой эффект реакции не зависит от промежуточных стадий, а определяется лишь начальным и конечным состоянием системы при условии, что давление или объем в течение всего процесса остаются неизменными. Математическая формулировка закона Гесса является непосредственным следствием первого начала термодинамики и выражается уравнениями:
Qv=∆U,
QP = ∆Н,
где ∆U - изменение внутренней энергии при постоянном объеме; ∆Н - изменение энтальпии при постоянном давлении.
Задача № 3.2

Для реакций сгорания углерода (графита)
С(граф) + С02(г) = 2СО(г) (1)
С(граф) + Н20(г) = С0(г) + Н2(г) • (2)
тепловые эффекты реакций при постоянном давлении и Т1 = 500 К соответственно равны 173,6 и 133,9 кДж.
Определить зависимость теплового эффекта реакции
СО(г) + Н20(г) - С02(г) + Н2(г) (3)
от температуры и вычислить значение теплового эффекта реакции при температуре Т2=875К и постоянном давлении
Задача № 4

Стальной трубопровод диаметром d1/d2 (здесь d1 - внутренний диаметр, d2 - наружный диаметр труб), по которому течет масло, покрыт слоем теплоизоляции толщиной 5 = 50 мм. Коэффициент теплопроводности материала трубопровода λ1 и коэффициент теплопроводности теплоизоляции λ2 найти из справочных таблиц [2].
Средняя температура масла на рассматриваемом участке трубопровода tж1. Температура окружающего воздуха tв. Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке α1 =100 Вт/(м²∙К) и от поверхности трубопровода к воздуху α2= 8 Вт/(м²∙К).
Определить:
- потери тепла с одного погонного метра длины оголенного трубопровода и трубопровода, покрытого теплоизоляцией;
- температуру на поверхности соприкосновения трубы и слоя теплоизоляции;
- температуру на внешней поверхности теплоизоляции;
- критическую толщину слоя теплоизоляции.
Задача № 5.1

Рассчитать температурное поле в перекрытии через т мин после начала нагревания. Установить время достижения на рабочей арматуре температуры 550 °С.
Перекрытие представляет собой сплошную железобетонную плиту толщиной 18 см. Толщина слоя бетона от нижней грани до центра тяжести рабочей арматуры 2 см. Коэффициенты теплопроводности железобетона λ = 1,2 Вт/(м∙К), температуропроводности . Перекрытие подвергается одностороннему нагреванию в условиях пожара. Температура греющей среды изменяется во времени по закону tr = A lg(8τ + 1) (здесь время τ измеряется в минутах). Начальная температура перекрытия 20 °С, такую же температуру имеет воздух над перекрытием. τ = 45 мин, А = 350
Задача № 5.2

Длинный металлический вал диаметром d, который имел температуру t0 = 20 °С, был помещен в печь с температурой tж = 820 °С.
Определить температуры на оси, на поверхности вала и на расстоянии r- br0 от оси вала через т мин после начала нагревания. Коэффициент теплоотдачи на поверхности вала α = 140 Вт/(м²∙К). Диаметр вала, материал и коэффициент b приведены в табл. 13
Диаметр вала d = 100 мм
b= 0,5
Время нагрева τ = 15 мин.
Задача № 6

Рукавная линия, имеющая внутренний диаметр рукавов d = 77 мм, поперечно обдувается ветром со скоростью w2 = 13 м/с. Температура воздуха t2 = -30°С. По рукавной линии с расходом G1 = 10кг/с движется вода, температура которой на входе в рукавную линию t1' = 5 °C. Рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, что температура воды на выходе из рукавной линии была бы t1”>0°С. Толщина стенки рукавов δ = 2 мм. Эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава λ = 0,6 Вт/(м К)
Задача № 7

Для подогрева воды выхлопными газами в цистерне пожарного автомобиля смонтирован горизонтальный трубопровод, наружный диаметр которого d=80мм. Определить длину трубопровода, необходимую для компенсации тепловых потерь от воды через стенку цистерны в окружающую среду, приняв, что диаметр цистерны D= 2м, ее длина L=3,5, температура окружающего воздуха tB=-20°С, температура воды в цистерне tж = 12°С, температура стенки трубопровода tс =17°С.
Термическим сопротивлением стенки цистерны пренебречь, а температуру стенки цистерны принять равной температуре воды в цистерне.
Задача № 8

Определить минимальное расстояние, обеспечивающее безопасность соседнего с горящим объекта, при следующих исходных данных: проекция факела пламени горящего объекта имеет прямоугольную форму размером dхl; температура факела равна Тф = 14К; степень черноты εф = 0,7. Для негорящего объекта допустимое значение температуры на поверхности равно Тдоп = 650К; допустимое значение плотности теплового потока (критическая плотность) qкр = 130 В/м²; степень черноты поверхности ε = 0,8. Кроме того, оценить безопасное расстояние от факела до личного состава, работающего на пожаре без средств защиты от теплового воздействия, при условии кратковременного пребывания и длительной работы.
При кратковременном тепловом воздействии на человека принять qкр = 1120 В/м²; при длительном qкр = 560 В/м². При решении задачи учитывать только теплообмен излучением. Коэффициент безопасности принять равным β =1.6. d = 15м, l = 10м
Задача № 9

Для подогрева воды решено установить трубчатый теплообменник, в котором вода нагревалась бы от t2'= 4°С до t2"=7°С. Расход воды G2 = 14кг/с. Подогрев производится продуктами горения с температурой на входе в теплообменник
t1'=550°С на выходе t1" = 200° С. Вода движется по латунным трубкам (λ = 100 Вт/(м∙К)) диаметром dн/dв = 14/12мм со скоростью w2 = 1м/с. Продукты горения движутся в межтрубном пространстве. Расположение трубок в пучке - коридорное с шагами s1 = s2 - 2,5dn. Схема движения теплоносителей - противоток. Рассчитать необходимое число трубок и их длину, а также габариты теплообменника.
Задача № 10

В кожухотрубном теплообменнике жидкость (толуол) нагревается дымовыми газами, имеющими в своем составе 11 % водяного пара и 13 % углекислого газа по объему. Давление дымовых газов р = 0,101МПа.
Жидкость движется внутри трубок, а дымовые газы - в межтрубном пространстве. Схема движения теплоносителей - противоток. Внутренний dв и внешний dн диаметры трубок равны соответственно 10 и 12 мм, длина теплообменника L = 3 м. Количество трубок в теплообменнике n= 397. Трубки выполнены из материала с коэффициентом теплопроводности λ = 200 Вт/(м-К). Внутренний диаметр кожуха D = 615мм. Скорость движения жидкости w2 =1,3м/с, ее температура на входе в теплообменник t2’= 75°C. Скорость движения дымовых газов w1 = 14 м/с а их температура на входе t1’ = 700°C. Расстояние между трубками по фронту и глубине пучка s1 = s2 = 2dn. Рассчитать температуру толуола и дымовых газов на выходе из теплообменника.
Задача № 11.1

В производственном помещении находится открытая емкость с бензолом. С открытой поверхности площадью F происходит испарение бензола. Температура воздуха в помещении и поверхности бензола. Барометрическое давление рб = 1,02 Па. Газовая постоянная воздуха Rв = 287 Дж/(кг∙К). Определить количество испаряющегося бензола за время τ в условиях естественной конвекции воздуха
t = 32°C
F= 4м²
Задача № 11.2

Открытый пожарный водоем, имеющий площадь зеркала а х а, обдувается ветром, скорость которого w = 3 м/с. Температура воздуха tв = 25 °C, а его относительная влажность φ = 65%. Барометрическое давление р6 = 760 мм рт. ст. Температура воды на поверхности tж = 20°C.Определить количество воды, испаряющейся с поверхности водоема за сутки.
Задача № 12

Непрерывно действующая противоточная конвективная воздушная сушилка, предназначенная для сушки пожарных рукавов, работает но нормальному сушильному варианту с производительностью по влажному материалу Gн = 340 кг/с. Влажный материал (рукава) поступает на сушку с начальной температурой tм1 = 18 °С и начальной влажностью φн = 42%, выходит из сушки с конечной температурой tм2= 48 °С и конечной влажностью φк= 12%.
Удельная теплоемкость высушенного материала См = 2,35-103 Дж/(кг∙К).
Сушильный агент - воздух. Характеристики состояния воздуха: температура t0 = 15 °С и относительная влажность φ0 = 70 % до калорифера; температура t2 = 45 °С и относительная влажность φ2 = 60 % после сушилки.
Масса транспортирующего устройства (стального транспортера) Gтр = 600 кг. Тепловые потери сушилки и калорифера в окружающую среду Qпот составляют 12 % от суммы всех остальных слагаемых теплового баланса. Влажность греющего пара φгр.п= 6 %.
Определить расход воздуха, а также расход и необходимое давление греющего пара.

Купить