Теплотехника

50. Плоская тонкая пластина длиной l = 2,5 м омывается потоком воздуха со скоростью wx = 3 м/сек при температуре tf = 20° С. Определить характер пограничного слоя и его толщину δ на расстоянии от передней кромки пластины x = 0,2l; х = 0,5l и x = 1.

51. Гладкая плита длиной l= 1,5 м и шириной h = 1 м обдувается продольным потоком воздуха со скоростью ω = 5 м/сек. Определить средний по длине коэффициент теплоотдачи и количество теплоты, отданное плитой воздуху, если температура поверхности плиты t = 110°С, а температура обдувающего потока воздуха t = 20° С.

52. Тонкая пластина длиной l = 2 м и шириной h = 0,5 м с обеих сторон омывается продольным потоком воды со скоростью ω = 5 м/сек; температура набегающего потока t = 10°С, средняя температура поверхности пластины t = 50°С. Определить средний по длине коэффициент теплоотдачи и количество теплоты, отдаваемое пластиной воде.

53. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток на единицу длины в поперечном потоке воздуха для трубы диаметром d = 30 мм, если температура ее поверхности tW = 80°C, температура воздуха t = 20° С и скорость ω = 5 м/сек.

54. Воздушная холодильная машина производит лед при температуре t= -30С из воды с температурой t=100С. Всасываемый в компрессор воздух имеет температуру t= 100С, давление р= 0,098 МПа и сжимается до давления р=0,4 МПа. Затем воздух поступает в холодильник и там охлаждается до температуры t=200С расход воздуха равен 1000 м3/час. Определить холодильный коэффициент, мощность, потребленную для привода компрессора и массу полученного льда.

55. Определить мощность двигателя холодильной машины, если температура охлаждаемого помещения tохл = -10°С, окружающей среды t0 = 25°С при хладопроизводительности 150 000 ккал/ч. Максимальное давление воздуха p2 = 5 кГ/см2, p1 = 1 кГ/см2. Представить цикл в Ts-диаграмме.

56. Компрессор аммиачной холодильной установки имеет теоретическую мощность 40 кВт. Из компрессора сухой насыщенный пар аммиака при температуре t2 = 25°С направляется в конденсатор, после которого жидкость в дроссельном вентиле расширяется. Температура испарения аммиака в охлаждаемой среде t1 = -10°С. Определить холодопроизводительность установки.

57. Сравнить холодопроизводительность, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной установки, работающей без переохлаждения, с установкой, где производится переохлаждение конденсата. Компрессор всасывает сухой насыщенный пар фреона-12 при температуре -10° С и сжимает его адиабатически до давления 5,78 кГ/см2. Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкость с температурой t= 10°C. Холодопроизводительность Qо=150 000 ккал/ч. Решить задачу, пользуясь диаграммой i-lg р.

58. Воздушная холодильная машина должна обеспечить температуру в охлаждаемом помещении tохл = -5° С при температуре окружающей среды tо = 20°С. Холодопроизводительность машины 200 000 ккал/ч. Давление воздуха на выходе из компрессора р2 = 5 кГ/см2; в холодильной камере р1 = 1 кГ/см2. Определить мощность двигателя для привода машины, расход воздуха, холодильный коэффициент и количество тепла, передаваемое окружающей среде. Подсчитать холодильный коэффициент машины, работающей по циклу Карно в том же интервале температур. Представить цикл в Ts-диаграмме.

59. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность 200 000 ккал/ч. Параметры воздуха на выходе из холодильной камеры p1 = 1 кГ/см2 и t1 = -3° С. После сжатия воздух имеет давление 4 кГ/см2, температура окружающей среды 20° С. Определить температуру воздуха после расширения, мощность компрессора и детандера, холодильный коэффициент. Определить холодильный коэффициент обратного цикла Карно в том же интервале температур.

60. Воздух, имеющий параметры φ = 40%, t= 220С и расход 1000 кг/ч, нагревается в поверхностном теплообменнике до t= 380С. Определить энтальпию и относительную влажность воздуха после нагрева и полный расход теплоты. Изобразить процесс в id-диаграмме влажного воздуха.

61. Воздух с параметрами φ = 40%, t =220С охлаждается в поверхностном теплообменнике до t = 50С. Определить количество отведенной теплоты и отведенной влаги, если расход воздуха составляет 1000 кг/ч. Изобразить процесс в i-d-диаграмме влажного воздуха.

62. 1 кг воздуха потока А с параметрами φ =50%, d =5 г/кг смешивается с 4 кг воздуха потока В с параметрами i = 48 кДж/кг, t = 200С. Определить параметры смешанного воздуха φ, i. Изобразить процесс в id-диаграмме влажного воздуха.

63. Для осушивания воздуха его продувают через слой вещества, поглощающего влагу (алюмогель, силикагель). Начальное состояние воздуха задано параметрами t = 15°C, d = 8 г/кг св. Определить температуру воздуха на выходе из подсушивающего устройства, если воздух при этом имеет влагосодержание d2 = 2 г/кг с. в. Теплообмен с окружающей средой отсутствует.

64. Состояние влажного воздуха при температуре 20°С определяется с помощью гигрометра, которым измерена температура точки росы, равная 10°С. Определить относительную влажность φ, влагосодержание d и энтальпию i влажного воздуха по id-диаграмме.

65. B сушильной установке производится подсушка топлива с помощью воздуха при атмосферном давлении. От начального состояния с температурой t = 20°C и относительной влажностью φ = 40% воздух предварительно подогревается до температуры 80° С и далее направляется в сушилку, где в процессе осушивания топлива охлаждается до 35° С. Рассчитать необходимое количество тепла q для испарения 1 кг влаги, параметры воздуха на выходе из сушильной камеры и количество воды, которое отбирает каждый килограмм сухого воздуха от топлива по id-диаграмме. Считать, что тепловые потери отсутствуют.

66. Воздух (приближенно считая, что он является смесью только азота и кислорода) имеет следующий объемный состав: rО2= 21%, rN2=79%. Определить весовые доли азота и кислорода в воздухе, вычислить газовую постоянную и кажущуюся молекулярную массу смеси.

67. В сосуде находится смесь газов, образовавшихся в результате смешения 10 кг азота, 13 кг аргона и 27 кг двуокиси углерода. Определить мольный состав смеси, ее удельный объем, при нормальных условиях, кажущуюся молекулярную массу смеси и газовую постоянную, отнесенную к одному куб. метру.

68. Сосуд разделен перегородкой на две части, объемы которых равны V1 =1,5м3, V2=1.0 м3. В части V1 содержится двуокись углерода при давлении р1=5 кГ/см2 и температуре t1 =300С, а в части V2-кислород при давлении р2=2 кГ/см2 и t2=570С. Определить массовые и оьъемные доли кислорода и двуокиси углерода, кажущийся молекулярный вес смеси, газовую постоянную смеси после того как перегородка будет убрана и процесс смешения закончится.

69. Вычислить коэффициенты а и b уравнения Ван-дер-Ваальса, исходя из критических параметров для кислорода: ркр=49,7 кГ/см2, tкр=118,820С.

70. Вычислить значения констант уравнения Ван-дерВальса с помощью критических параметров для воды:ркр=225,6 *104 кГ/м2, vкр=0,00326 м3/кг,tкр=374,150С.