внутренняя энергия газа в процессе не изменяется (всё тепло, подведённое к газу, идёт на совершение работы расширения).
Вопрос № 16 Какие группы политропных процессов Вы знаете?
Политропные процессы расширения можно разбить на три характерные группы:
I группа процессов – для них характерным является то, что все процессы расширения идут с подводом тепла и увеличением внутренней энергии. Связь между теплотой, работой и внутренней энергией представлена на схеме. В группе процессов вся теплота идёт на совершение работы расширения и увеличение внутренней энергии.
Во II группе процессов теплота тоже подводится, но внутренняя энергия уменьшается. В этом случае работа расширения совершается за счёт подведённого тепла и уменьшения внутренней энергии.
Третью группу отличает то, что все процессы расширения идут с отводом теплоты и уменьшением внутренней энергии. Работа процессов этой группы производится только за счёт уменьшения внутренней энергии. Кроме того, внутренняя энергия уменьшается вследствие отвода от системы теплоты.
Распределение процессов по группам в ps координатах
Распределение процессов по группам в Тs координатах
Задание № 3
Вопрос № 4 Что такое градиент температуры?
Предел отношения изменения температуры к расстоянию между изотермами по нормали , когда стремится к нулю, называют градиентом температуры.
Градиент температуры есть вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону возрастания температуры и численно равный частной производной от температуры по этому направлению. За положительное направление градиента принимается направление возрастания температур.
Вопрос № 9 Пояснить сущность конвективного теплообмена
При конвективном теплообмене происходит процесс переноса теплоты от теплоносителя на поверхность омываемого им тела. Теплоносителем обычно выступает жидкость или газ. При определении теплоотдачи используют закон Ньютона о плотности теплового потока:
,
где - коэффициент пропорциональности или теплоотдачи;
- температурный напор.
Для произвольной поверхности закон Ньютона имеет вид:
(6.31)[2],
где Тm – температура теплоносителя;
Тcm – температура стенки.
При кажущейся простоте формулы, сложность определения возникает при определении коэффициента теплоотдачи.
Вопрос № 14 Поясните особенности лучистого теплообмена
Лучистый теплообмен относится к самому распространенному в природе процессу переноса теплоты. Его природа основана на энергии фотонов, генерируемых в макрофизических телах при сложных молекулярных и внутриатомных процессах. Фотоны обладают волновыми и корпускулярными свойствами, скорость их распространения в вакууме 299790 км/с.
Тепловое излучение свойственно всем телам, и каждое тело излучает и поглощает энергию при любой температуре, даже близкой к абсолютному нулю. Интенсивность излучения зависит от природы тела, его температуры, длины волны, состояния поверхности.
Лучистый теплообмен описывается простыми и строгими законами:
Закон Планка – Спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела является функцией абсолютной температуры Т и длины волны излучения :
где С1 – первая постоянная Планка =;
С2 – вторая постоянная Планка =;
е – основание натуральных логарифмов.
Закон Стефана-Больцмана – устанавливает связь излучательной способности абсолютно черного тела с температурой: ,
где Е0 - излучательная способность абсолютно черного тела;
С0 – постоянная Стефана-Больцмана = .
Закон Кирхгофа – излучательная и поглощательная способность тел однозначно связаны: .
Вопрос № 20 Покажите способы интенсификации теплопередачи и теплозащиты
Как показывает практика, на теплопередачу оказывает большое влияние термическое сопротивление стенки R (чем больше R, тем меньше теплопередача), складывающееся из частных термических сопротивлений . Отсюда, увеличение коэффициентов и позволит интенсифицировать передачу тепла через стенку. Также можно применить более теплопроводный материал, тем самым понизить частное термическое сопротивление или понизить толщину стенки. Если нельзя провести эти мероприятия, то нужно применить оребрение стенки, повысив тем самым площадь поверхности контакта теплоносителя со стенкой.
Вопрос № 20 Изобразите цикл паровой компрессорной машины
Идеальный цикл паровой холодильной машины в Ts координатах. Он состоит из процессов:
1-2 – адиабатное сжатие пара в компрессоре;
2-2/ - изобарное охлаждение перегретого пара в конденсаторе;
2/-3 – конденсация пара при постоянной температуре и давлении;
Линия 3-4 соответствует необратимому процессу дросселирования при постоянной энтальпии, поэтому изображён условно, пунктирной линией.
Задание № 4
Вопрос № 5 Что понимается под степенью сжатия Д.В.С.?
Под степенью сжатия понимается отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Обозначается E.
для цикла на рисунке: .
Вопрос № 10 Провести анализ газотурбинного двигателя
Изобарный процесс газотурбинного двигателя в ps координатах.
1-2 – адиабатный процесс сжатия воздуха в компрессоре;
2-3 – изобарное сгорание топлива;
3-4 – адиабатное расширении продуктов сгорания топлива;
4-1 – изобарный процесс отвода тепла от продуктов сгорания в окружающую среду.
Заданными в цикле являются параметры воздуха на входе в компрессор Р1, V1,T1, степень повышения давления и степень предварительного расширения .
Параметры состояния в характерных точках определяются аналогично рассмотренному циклу.
Точка 2:
.
Точка 3:
Точка 4:
Выражение для термического КПД цикла:
Полезная работа цикла: .
На величину полезной работы цикла влияет степень предварительного расширения . С ростом полезная работа цикла также увеличится. ограничивает достижение высоких значений ограничивается температурой продуктов сгорания перед рабочими лопатками турбины.
Вопрос № 15 Почему для получения высоких давлений используют многоступенчатые поршневые компрессоры?
Получение высокого давления в одноступенчатом поршневом компрессоре ограничено из-за наличия в цилиндре относительного вредного пространства, (объём между крышкой цилиндра и крайним верхним положением поршня) и температурой газа в конце сжатия Т2, которая не должна превышать температуры самовоспламенения смазки. Если принять Т2 = 400 К, а Т1 = 288 К, то при политропном сжатии воздуха с n = 1,25, получим допустимую степень сжатия одной ступени:
Вопрос № 17 Как работает паровая компрессорная холодильная машина?
Насыщенный пар низкокипящей жидкости с давлением Р1, температурой Т1, степенью сухости х1 всасывается компрессором К м адиабатно сжимается. При сжатии давление и температура хладоагента возрастают, пар перегревается. Из компрессора перегретый пар с давлением Р2 и температурой Т2 поступает в теплообменник Т, в котором теплота q1 самопроизвольно передаётся какому-либо теплоносителю. Процесс отвода тепла идёт при постоянном давлении Р2, при этом температура уменьшается до температуры насыщения Тн, а пар изменяет состояние до степени сухости х = 0. После теплообменника в дроссельном устройстве снижается температура хладоагента до значения, меньшего температуры охлаждаемого тела. Давление рабочего тела дроссельным устройством снижается до давления Р4, что приводит к фазовому переходу хладоагента: он начинает испарятся с увеличением степени сухости. Поскольку газообразная часть хладоагента имеет температуру ниже его температуры инверсии, то при дросселирования температура пара снижается до Т4. Далее парожидкостная смесь поступает в испаритель И. В испарителе к хладоагенту при постоянном давлении Р4 = Р1 подводится тепло q2 от охлаждаемого тела. Температура хладоагента не изменяется (происходит фазовый переход – выкипает жидкая фаза во влажном паре) до состояния, когда степень сухости пара достигнет значения х = 1. Образовавшийся пар вновь засасывается компрессором и цикл повторяется.
Задание № 5
Вопрос № 3 Что такое влагосодержание?
Под влагосодержанием понимается отношение массы пара во влажном воздухе к массе сухого воздуха в нём. Обозначают влагосодержание d:
(3,4)[3].
Вопрос № 7 Что такое действительное и стехиометрическое соотношение компонентов топлива?
Под действительным коэффициентом понимается соотношение компонентов топлива, обозначается К: , где mок – масса окислителя; mг – масса горючего.
Под стехиометрическом коэффициентом понимают наименьшее теоретически необходимого количества килограммов окислителя, потребного для полного окисления одного килограмма горючего, обозначается К0: , где vi – валентность i-го элемента; bi – число грамм-атомов i-го элемента в условной химической формуле.
Вопрос № 11 Как рассчитывается тепловой баланс помещения?
Вопрос № 19 Последовательность расчёта систем вентиляции
Количество воздуха, подаваемого или удаляемое из помещения, определяют по избыткам вредных веществ, а именно – влаги и теплоты. Соответственно и расчёты начинают с составления баланса воздуха.
, (23,1)[4]
где Мпi – массовая подача приточного воздуха, кг/с; Мyi – масса удаляемого воздуха, кг/с.
Уравнение баланса вредных веществ имеет вид:
где Мвр – масса вредных веществ, выделяемых в помещении;
МВП – масса вредных веществ, поступающих с приточным воздухом;
МВY – масса вредных веществ, удаляемых с вытяжным воздухом;
Спi и СYj – концентрация вредных газов в приточном и удаляемом воздухе;
Рп I и Рy I – плотность приточного и удаляемого воздуха.
Уравнение баланса влаги:
где Wвл – масса влаги, выделяемой в помещении;
Wп.вл – масса влаги, поступаемой в помещение;
Mу.вл – масса удаляемой влаги;
dn i и dy i – влагосодержание приточного и удаляемого воздуха.
Уравнение баланса полной теплоты в помещении:
где Фпизб – мощность потока избыточной полной теплоты в помещении;
Фп.п. - мощность потока полной теплоты, вносимой приточным воздухом;
Фу.п. - мощность потока полной теплоты, удаляемой из помещения;
Нп.y. и Нyj – энтальпия приточного и удаляемого воздуха.
Аналогичный вид имеет уравнение баланса явной теплоты.
Решая уравнения баланса находят производительность общеобменной вентиляции.
В дальнейшем производят аэродинамический расчет, для определения сечения воздуховодов, нахождения потерь на отдельных участках и в системе в целом. Производят подбор вентилятора.
[1] А.Т. Манташов «Основы термодинамики и теплопередачи»
[2] А.Т. Манташов «Основы термодинамики и теплопередачи»
[3] А.Т. Манташов «Основы термодинамики и теплопередачи»
[4] А.Т. Манташов «Основы термодинамики и теплопередачи»
Страницы: 1, 2
