Контрольная работа по «Общей энергетике»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Тюменский индустриальный университет»

Институт промышленных технологий и инжиниринга

Кафедра электроэнергетики

Контрольная работа

по дисциплине: «Общая энергетика»

Вариант 9

Выполнил: студент группы

Проверил: к.т.н., доцент кафедры ЭЭ

Д.Н. Паутов

Тюмень, 2020

Явление теплопроводности.

Задача №1.

Определить плотность теплового потока q, Вт/м 2 , проходящего через стенку котла, если толщина ее δ1 = 20 мм, коэффициент теплопроводности λ1= 50 Вт/(м·К); стенка покрыта слоем накипи толщиной δ2 = 2 мм, λ 2 =1Вт/(м·К). Температура на поверхности накипи t1=250°С, на наружной поверхности стенки - t3=200°С. Найти температуру t2 в плоскости соприкосновения слоев.

Решение:

Дано: δ1 = 20 мм=0,02 м, δ2 = 2 мм=0,002 м, λ1= 50 Вт/(м·К), λ 2 =1Вт/(м·К), t1=250°С, t3=200°С.

Найти: q, Вт/м 2 -? , t2, °С - ?

Решение:

Схема стенки котла:

По уравнению (1-7) стр.16 Михеев «Основы теплопередачи»

g=(t_1-t_3)/(δ_1/ƛ_1 +δ_2/ƛ_2 )=(250-200)/(0,02/50+0,002/1)=20833,33 Вт/м2

По уравнению (1-8) стр.16

t_2=t_2-g∙δ_2/ƛ_2 =250-20833,33∙0,002/1=208,33 ℃

Задача №2

Плоская стальная стенка толщиной δ1=10 мм омывается с одной стороны газами с температурой tж1=310°С, а с другой изолирована от окружающего воздуха, имеющего температуру tж2=10°С, плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ2 =15 мм. Определить плотность теплового потока и температуры поверхностей стенок, если известно, что коэффициент теплопроводности стали λ1= 40 Вт/(м·К), а материала изоляционной пластины λ2= 0,15 Вт/(м·К)). Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1=25 Вт/(м 2 ·К), а от пластины к воздуху α2 =10 Вт/(м 2 ·К).

Решение:

Дано: δ1=10 мм=0,01 м, tж1=310°С, tж2=10°С, δ2 =15 мм=0,015 м, λ1= 40 Вт/(м·К), λ2= 0,15 Вт/(м·К), α1=25 Вт/(м 2 ·К), α2 =10 Вт/(м 2 ·К).

Найти: g , Вт/ м2 - ?, t1, °С - ?, t2, °С - ?, t3, °С - ?

Решение:

Схема:

g=k∙(t_ж1-t_ж2 ), где k- коэффициент теплопередачи, Вт/м2∙℃

k=1/(1/α_1 +δ_1/ƛ_1 +δ_2/ƛ_2 +1/α_2 )=1/(1/25+0,01/40+0,015/0,15+1/10)=1/(0,04+0,00025+0,1+0,1)=1/0,24025=4,162 Вт/(м^2∙℃)

Тогда:

g=4,162∙(310-10)=1248,6 Вт/м2

t_1=t_ж1-g/α_1 =310-1248,6/25=260,06 ℃

t_2=t_1-g∙δ_1/ƛ_1 =260,06-1248,6∙0,01/40=259,75 ℃

t_3=t_ж2+g/α_2 =10+1248,6/10=134,86 ℃

Цикл Ренкина

Задача№1

Паросиловая установка работает по циклу Ренкина. Параметры начального состояния: р1=20 бар. t1=300°С. Давление в конденсаторе р2=0,04 бара. Определить термический КПД.

Решение:

По - диаграмме воды и водяного пара на пересечение изобары и изотермы находим точку 1, характеризующую начальное состояние водяного пара. Точка 1 находится в области перегретого пара. Параметры пара в точке 1 составляет , .

Процесс расширения пара в турбине 1-2 - адиабатный, поэтому положение точки 2 находим на пересечении изоэнтропы и изобары . Точка 2 находится в области влажного пара. Параметры пара в точке 2: , , .

Термический цикла Ренкина:

(1)

где

(2)

Рисунок 1 - Определение параметров пара в процессе