Реферат: Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалів

Сумарна кількість тепла на розморожування:

Кількість тепла на нагрівання піску:

Кількість тепла на випаровування:

Тепловий потік у навколишнє середовище:

де бі - товщина розподілених стінок та шарів утеплювача,

 - теплопровідність піску та утеплювача,

F - поверхня бункера.

Вт/ (м2*К),

Тепловий потік у навколишнє середовище становить:

Сумарна кількість тепла для нагрівання піску від 00 до 200С (при нагріванні протягом 1 год):

535*103 + 77*103 + 7,047*103 = 619,047*103 кДж.

ІІ. Завдання до самостійної роботи

Задачі

1. Цегляна стіна із легкового шамоту має товщину 200 мм. Температури поверхнею стіни складають: t1 = 6800C, t2 = 250C. Теплопровідність шамоту 0,465 В/м*К. Визначити поверхневу щільність теплового потоку.

Відповідь: q = 1523 Вт/м2

2. Неізольований трубопровід із зовнішнім і внутрішнім діаметром відповідно dзов/dвн 80/70 мм для гарячої води з температурою 1000С розташовується у прохідному каналі, в якому температура повітря 300С. Довжина труби 100 м. Визначити кількість теплоти, яка втрачається крізь трубу за 1 год. Трубопровід виконаний із вуглецевої сталі =45Вт/ (м*К).

Відповідь: Q = 800 МДж.

3. Паропровід накритий 2 шарами ізоляції. Розмір паропроводу dзов/dвн = 159/147 м, =45Вт/ (м*К). Перший шар ізоляції - товщина 55 мм, = 0,186 Вт/ (м*К); другий шар - товщина 60 мм, = 0,0,93 Вт/ (м*К). Температура внутрішньої поверхні стінки 3200С, а зовнішньої поверхні ізоляції 400С. Визначити щільність теплового потоку крізь стінку 1 м паропроводу.

Відповідь: 260 Вт/м

4. Стінка печі складається з двох шарів цегли: шамотної б1 = 0,23м і діатомітової б2 = 0,15 м. Температура внутрішньої поверхні стінки 13000С, навколишнього повітря 250С. Коефіцієнти тепловіддачі: димовий газ-стінка... 1 = 34,89 Вт/м2*К, стінка-повітря... 2 = 16,3 Вт/м2*К. Теплопровідність цегли: шамотної 1 = 1,155 Вт/м*К, діатомітової 2 = 0, 208 Вт/м*К. Визначити щільність теплового потоку крізь 1 м стінки, температуру на межі між шарами шамоту і діатоміту.

Відповідь: q = 1632 Вт/м2, t2 = 12500С, t3 = 9300С

5. Визначити температури внутрішньої і зовнішньої поверхні стінки теплообмінного апарату, зовнішньої поверхні ізоляції. Температури: рідини в апараті 800С, зовнішнього повітря 100С. Апарат виготовлений із вуглецевої сталі. Для ізоляції біз = 50 мм. Коефіцієнт тепловіддачі: рідина - стінка апарату... 1 = 232 Вт/м2*К, поверхня ізоляції - повітря... 2 = 10,4 Вт/м2*К. Теплопровідність ізоляції 1 = 0,12 Вт/м*К.

Відповідь: t2 = 79,40С, t3 = 79,40С, t4 = 22,40С.

6. Цегляна порожниста стінка має загальний опір теплопередачі Rо=0,667 м2*К/Вт. Чому дорівнює коефіцієнт теплопередачі стіни?

Відповідь: 1,5Вт/м2*К

7. Визначити щільність теплового потоку, який втрачається 1 м неізольованого трубопроводу dзов/dвн 267/252 мм, прокладеному в закритому приміщенні. Температура пари 1700С, повітря в приміщенні 200С, теплопровідність сталі  = 45 Вт/м*К. Коефіцієнт тепловіддачі: пара - стінка... 1 = 640 Вт/м2*К, стінка - повітря... 2 = 14 Вт/м2*К.

Відповідь: 1700 Вт/м

8. По трубі діаметром 0,25 м, довжиною 5 м рухається гаряче повітря (середня температура 1500С). Середня температура стінки труби складає 3000С, середня швидкість повітря - 15 м/с. Визначити коефіцієнт тепловіддачі конвенцією до повітря.

Відповідь: 34 Вт/м2*К

9. Визначити щільність теплового потоку випромінювання 1 м2 обмурівки печі (температура 500С). Ступінь чорноти цегляної кладки 0,93.

Відповідь: q = 581,5 Вт/м2

10. Визначити приведений коефіцієнт випромінювання, якщо площа поверхні матеріалу, який сприймає тепло, 0,6м2, а площа поверхні, яка віддає тепло 2,8м2. Ступінь чорноти поверхні матеріалу і футерівки 0,8.

Відповідь: 4,33 Вт/ (м2*К4)

11. Визначити коефіцієнт тепловіддачі випромінювання, якщо щільність теплового потоку, який передається випромінюванням від газу до 1м2 стінки, 4000 Вт/м2, а температури газів і стінки складають відповідно 8500С і 6000С.

Відповідь: 16 Вт/м2*К

12. Визначити сумарний коефіцієнт тепловіддачі та тепловий потік поверхні сталевого теплообмінника висотою 2,8м, діаметром 2м. Теплообмінник розташований у приміщенні з габаритами Н - 4м, L-15м, В - 5м. Температура стінки апарату Т1 = 380К, температура повітря Т2 = 300К.

Відповідь: L = 15.34 Вт/м2*К, Q = 29,3кВт.

13. В холодильнику необхідно понизити температуру від 900С до 400С. Кількість охолоджуючої рідини 10000кг/год при 3350 Дж/кг*к. Початкова температура охолоджуючої води 250С. Коефіцієнт теплопередачі 290 Вт/м2*К. Визначити необхідну площу поверхні теплообміну та витрату води у прямому і протетичному режимах.

Відповідь: F1 = 68,3м2, F2 = 52м2, m = 40т/год

14. Визначити щільність теплового потоку, який втрачає обертова піч у навколишнє середовище, якщо: температура внутрішньої поверхні печі 14500С, зовнішньої поверхні корпусу 1000С, товщина корпусу 20мм, теплопровідність сталі 46,52 Вт/ (м*К), товщина футерівки 200мм, теплопровідність хромомагнезиту 1,49 Вт/ (м*К), товщина гарнисажу 150мм, теплопровідність гарнисажу 1,453 Вт/ (м*К).

Відповідь: 5605 Вт/м2

15. Визначити тепловий потік випромінювання корпусом печі 5х185м у навколишнє середовище, якщо питома щільність теплового потоку 5,605 кВт/м2.

Відповідь: Q = 16280 кВт

16. Визначити тепловіддачу неізольованої сталевої труби dзов/dвн 21/15 мм, якщо коефіцієнт тепловіддачі теплоносій - стінка труби...  = 1168 Вт/м*К, стінка - повітря...  = 1163 Вт/м*К, температура теплоносія 980С, навколишнього повітря 180С, теплопровідність стінки труби  = 58,15 Вт/м*К.

Відповідь: q = 60,5 Вт/м

17. В холодильнику необхідно охолодити рідину масою 10000кг/год від температури 600С до температури 300С, питома теплоємність рідини 2680 Дж/кг*К. Тепло передається воді, яка підігрівається від 250С до температури 320С. Коефіцієнт тепловіддачі від рідини до води К = 240 Вт/м2*К. Визначити витрати води і площу поверхні нагріву за проти річною схемою.

Відповідь: mH2O= 27400 кг/год, F = 69,3м2

18. Сталева труба діаметром 100мм з температурою стінок 1270С прокладена в цегляному каналі розміром 0,28х0,35м з температурою стінок 270С. Визначити теплопередачу випромінювання з 1м труби за 1 год. Для сталі С1 = 4,2Вт/м2*К4, для цегли каналу С2 = 5,33Вт/м2*К4.

Відповідь: Q = 797,5 МДж

19. Визначити товщину теплової ізоляції, виконаної з: альфою, шлакової вати. Питома втрата теплоти523 Вт/м2, температури поверхнею 7000С, 400С, коефіцієнти теплопровідності альфою 0,0302+0,000085t, коефіцієнт теплопровідності шлаковати 0,058+0,000145t.

Відповідь: альфою - 77,8мм, шлаковати - 139мм

20. Для зменшення теплових втрат у навколишнє середовище необхідно ізолювати паропровід діаметром 44/50мм. Чи доцільно застосувати як ізоляцію азбест, якщо коефіцієнт тепловіддачі зовні ізоляції у навколишнє середовище 11,63 Вт/м*К?

Відповідь: так, доцільно

21. Визначити коефіцієнт тепловіддачі вертикальної стінки висотою 2м до повітря, якщо середня температура стінки 1200С, а температура повітря на відстані від стінки 200С.

Відповідь: L = 6,82 Вт/м2*К

22. Визначити теплові втрати від стінки розміром а=1м, в=2м, встановленої більшим розміром під кутом 600 до вертикалі, якщо температура поверхні тепловіддачі 800С, а температура повітря 100С.

Відповідь: Q = 1073Вт

23. Визначити еквівалентний коефіцієнт теплопровідності та питомий тепловий потік крізь повітряний прошарок товщиною 30мм, якщо температура гарячої і холодної поверхонь стінок, між якими міститься повітря, дорівнює 1500С і 500С.

Відповідь: q = 342 Вт/м2

24. Температура повітря, яке виходить із камери сушіння складає 600С, а температура мокрого термометра 500С. Визначити відносну вологість, волого вміст, тепловміст повітря після камери.

Відповідь:  = 60%, d = 8421кг, I = 280,8 кДж/кг сухого повітря

25. Визначити тепловий потік від зовнішніх поверхонь парових корпусів касетної установки ТВО, якщо: температура поверхні 800С, температура повітря в приміщенні 200С. Зовнішня поверхня сталева, відносна поглинаюча здатність її 0,93. Коефіцієнт теплообміну розрахувати за формулою:

Відповідь: q = 867 кВт/м2

26. Визначити коефіцієнт випромінювання, якщо щільність теплового потоку від газу до 1м2 стінки дорівнює q = 4000 Вт/м2, а температура газів і стінки складають відповідно 8500С, 6000С.

Відповідь: 1,02 Вт/м2К

27. Визначити густину води, якщо вона перебуває в стані кипіння при температурі 2500С.

Відповідь: 20кг/м3

28. Водяна пара перебуває під тиском 1000кПа і температурі 2200С. Визначити стан пари, її питомий об’єм, ентальпію.

Відповідь: пара перегріта, V = 0,217м3/кг, і = 2875 кДж/кг

29. Стан пари 800 кПа, х = 0,94. Визначити питомий об’єм пари, температуру насичення, ентальпію.

Відповідь: V = 0,226м3/кг,t = 170,40С, і = 2645,1 кДж/кг

30. Визначити стан водяної пари з температурою 1400С і питомим об’ємом V = 0,4м3/кг.

Відповідь: пара волога, насичена, х=0,785

31. Визначити стан водяної пари, її питомий об’єм, ентальпію, густину, якщо тиск її 1500 кПа, температура 2000С.

Відповідь: пара перегріта, V = 0,1324м3/кг,

і = 2796 кДж/кг, =7,55 кг/м3

32. Визначити ступінь перегріву пари з тиском 500кПа, температурою 1800С.

Відповідь: 28, 20С

33. Визначити за допомогою діаграми стан і параметри водяної пари при температурі 900С і тиску 30 кПа.

Відповідь: пара перегріта, і = 2680 кДж/кг, S = 7,89 кДж/кг*К

34. Водяна пара масою 1 кг під тиском 1МПа при температурі 2000С нагрівається за сталим тиском до температури 3000С. Визначити кількість витраченої теплоти та роботу розширення пари.

Відповідь: q = 223 кДж/кг, l = 52 кДж/кг

35. Визначити параметри сухої насиченої пари при температурі 1500С.

Відповідь: р=0,476 МПа, і=2750 кДж/кг, S=6,8 кДж/кг*К

36. Водяна пара нагрівається ізобарно до 3500С від вихідного стану 400 кПа і температури 2500С. Як змінюються параметри пари?

Відповідь: і = 200 кДж/кг, = 0,4 кДж/кг*К

37. Визначити ступінь сухості та температуру водяної пари після адіабатного розширення від стану сухої насиченої пари при температурі 1500С до тиску 200 кПа.

Відповідь: t = 1200С, х = 0,946

38. Тиск пари в котлі складає 1,6 МПа. Визначити її температуру.

Відповідь: 2000С

39. Тиск пари 0,4 МПа, ступінь сухості х = 0,9. Визначити ентальпію 1 кг пари.

Відповідь: 2520 кДж/кг

40. Тиск насиченої пари 1 МПа, х = 0,9. Визначити значення t, і, S.

Відповідь: t = 1780С, і = 748 кДж/кг, S =6,18 кДж/кг*К

41. Ентальпія вологої пари при р = 1,4 МПа дорівнює і = 2706,7 кДж/кг. Як зміниться ступінь сухості, якщо до пари підвести q = 37,7 кДж тепла при p = const?

Відповідь: від х = 0,96 до х = 0,98

42. Для отримання 1 кг вологої пари при р = 1,6 МПа витрачено 2702,55 кДж тепла. Визначити ступінь сухості пари, її питомий об’єм, густину.

Відповідь: х = 0,955, = 8,3 кг/м3. V = 0,122 м3/кг

43. Визначити об’єм перегрітої пари при р = 1,2 МПа і t = 3000С.

Відповідь: 0, 2088 м3/кг

44. За умов попереднього прикладу визначити витрати тепла для отримання 1 кг пари із води, взятої при 00С (визначити ентальпію перегрітої пари).

Відповідь: 3040 кДж/кг

45. У змішувальну камеру надходять два потоки повітря: перший - витрати m1 = 0,4 кг/с, t1 = 400С, = 45%, другий - m2 = 0,6 кг/с, t2 = 600С, = 30%. Визначити параметри суміші з використанням діаграми.

Відповідь: t = 520С, = 37%, d = 32,4 г/кг

46. Повітря надходить в калорифер при температурі 200С та відносній вологості 60%, де підігрівається до температури 1500С. Відносна вологість гріючого агента сушіння на виході із сушарки 80%, волого вміст 33,8 г/кг сухого повітря. Визначити витрати повітря на випаровування 1 кг вологи та витрати тепла з використанням діаграми.

Відповідь: l = 24,64 кг/кг вол., q = 3469 кДж/кг вол

47. Атмосферне повітря при температурі 250С та відносній вологості 70% підігрівається в калорифері до 1000С, надходить в камеру сушіння, з якої виходить при температурі 400С. Визначити кінцевий волого вміст, витрати повітря та тепла на 1 кг випареної вологи за допомогою діаграми.

Відповідь: d = 38 г/кг с. пов, l = 42 кг/кг вол, q = 3374 кДж/кг вол

48. У трьох посудинах різної ємності міститься вода із різною температурою: 2 л - 600С, 6 л - 300С, 7 л - 400С. Яку температуру набуде вода, якщо злити її в одну посудину?

Відповідь: 38,60С

49. У трьох посудинах різної ємності міститься розчин NaCl із різною температурою: 6 л - t = 300С, C = 3.35 кДж/кг*К...25% NaCl; 3 л - t = 800С, C = 3.77 кДж/кг*К...12,5% NaCl; 11 л - t = 600С, C = 3.98 кДж/кг*К...6,25% NaCl. Яку температуру набуде розчин, якщо всю рідину злити в одну ємність?

Відповідь: 55,80С

50. Яка кількість теплоти необхідна для перетворення льоду масою 5 кг з температурою - 200С у пару з температурою 1000С?

Відповідь: 1,53*104кДж

Завдання до самостійної роботи

Задачі

1. Маса 1м3 метану за певних умов складає 0,7 кг. Визначити густину та питомий об’єм метану, виходячи з тих самих умов.

Відповідь:

2. Густина повітря за певних умов дорівнює 1,293 кг/м3. Визначити питомий об’єм, виходячи з тих самих умов.

Відповідь: V = 0,773м3/кг

3. Тиск повітря згідно показанням ртутного барометра дорівнює 720 мм рт. ст. при 0оС. Перевести цей тиск у Паскалі.

Відповідь: р =102660 Па = 102,7 кПа

4. Визначити абсолютний тиск пари в котлі, якщо манометр показує 0,245 МПа, атмосферний тиск за показаннями ртутного барометра складає B = 93325 Па (750 мм рт. ст) при t = 200С.

Відповідь: р = 0,338 Па

5. Яка висота водяного стовпчика відповідає 10 Па?

6. Яка висота ртутного стовпчика відповідає 100 кПа?

Відповідь: h = 750мм

7. Визначити абсолютний тиск у конденсаторі парової турбіни, якщо показання ртутного вакуумметра дорівнює 94 кПа (705 мм рт. ст), а показання ртутного барометра, приведене до 0оС, В0=99,6 кПа (747 мм рт. ст). Температура повітря на місцях розташування приладів t=20оС.

Відповідь: =60 кПа

8. Ртутний вакуумметр, приєднаний до посудини, показує розрідження р = 56 кПа (420мм рт. ст) при температурі ртуті у вакуумметрі t = 200С. Тиск атмосфери по ртутному барометру В=102,4 кПа (768 мм рт. ст) при температурі ртуті t = 180С. Визначити абсолютний тиск в посудині.

Відповідь: рабс=46,3 кПа

9. Тягомір, який приєднаний до газоходу парового котла, показує розрідження 780 Па. Визначити абсолютний тиск димових газів, якщо барометр показує В = 102658 Па (770 мм рт. ст) при t = 0оС.

Відповідь: р=101870 Па (764,1 мм рт. ст)

10. Тягомір показує розрідження в газоході 412 Па (42 мм в. ст). Атмосферний тиск складає В = 100925 Па (757 мм рт. ст) при t= 150С. Визначити абсолютний тиск димових газів.

Відповідь: р=100250 Па (751,96 мм рт. ст)

11. У газгольдер об’ємом V = 200 м3 подається газ по трубі діаметром d = 0,1 м із швидкістю 3 м/с. Питомий об’єм газу ν = 0,4 м3/кг. За який час газгольдер буде наповненим, якщо густина газу дорівнює 1,3 кг/м3?

Відповідь: 4407 с

12. Визначити густину газу СО при р = 0,1 МПа, t = 150С.

Відповідь: = 1.169 кг/м3

13. Визначити густину та питомий об’єм газу СО2 при нормальних умовах.

Відповідь: н= 1,964 кг/м3, νн=0,509м3/кг

14. Визначити питомий об’єм кисню під тиском р=2,3МПа, при температурі t= 2800С.

Відповідь: v =0,0625 м3/кг

15. Густина повітря в нормальних умовах н= 1,293 кг/м3. Яку густину має повітря під тиском р=1,5 МПа при температурі t=200С?

Відповідь: = 17,82 кг/м3

16. Визначити масу СО2 у посудині з об’ємом V = 4м3 при t=800С. Тиск газу згідно манометру складає 0,04 МПа. Барометричний тиск В = 103990 Па.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11