yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share

Теплотехніка

Контрольні задачі

 

Задача 1

            ДВЗ працює за циклом з підведенням теплоти у процесі V=const. Початковий стан робочого тіла р1 і t1, ступінь стиску , при згоранні палива виділяється енергія q1. Визначити параметри в перехідних точках, термічний ККД і корисну роботу для ідеального циклу двигуна, якщо робоче тіло має властивості повітря (R=287 Дж/(кг×К), k=1,4). Теплоємність вважати сталою (с=const).

            Визначити також основні розміри (S і D) двигуна потужністю Ne, питому і годинну витрати палива з теплотою згоряння 44,1 МДж/кг, якщо відомі відносний коефіцієнт потужності hві , механічний ККД hм , число обертів двигуна n, відношення S/D, число циліндрів z, тактність t.

            Визначити швидкість витікання вихлопних газів і вихідний переріз клапанів або продувочного вікна, а також втрату ексергії в цьому процесі, коли швидкісний коефіцієнт каналу має значення j .

            Визначити поверхню теплообміну повітряного радіатора охолодження, якщо коефіцієнт тепловіддачі від рідини до стінки a1, від стінки до повітря a2, стінка радіатора із алюмінієвого сплаву Al+Mg завтовшки d=1,5мм з коефіцієнтом оребріння F2/F1.  В  систему  охолодження  передається  відносна кількість теплоти qох /q1, причому середня температура рідини дорівнює , середня температура повітря - . Підрахувати також питомий потік через гладеньку стінку радіатора.

            Числові дані взяти з табл.1.

            Розглянутий цикл зобразити на р, V -  і   T, s –діаграмах.

 

 

12

Таблиця 1

Пара-метр

Варіант (остання цифра залікової книжки)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

p1, кПа

95

90

85

80

75

72

78

82

88

92

t1, оС

80

75

71

66

62

55

47

70

79

90

e

8,1

9,2

6,5

7,5

8,5

9,1

7,8

7,2

6,8

8,8

q1, кДж/кг

980

920

880

1000

720

750

960

900

840

730

hві ,%

72

74

76

78

75

70

80

76

73

77

hм ,%

80

82

80

85

79

78

80

83

80

84

S/D

1,21

1,12

1,05

1,16

1,20

1,32

1,03

1,08

1,29

1,02

n, об/хв

3200

3400

3620

3940

3750

3160

4080

3810

3380

4140

Ne, кВт

70

220

180

240

160

80

120

150

95

140

z

4

8

6

8

6

4

4

6

4

6

t

4

2

4

2

4

2

4

2

4

2

a1 Вт/(м2×К)

2120

2430

2310

2080

240

2020

2510

2480

2610

2390

a2 Вт/(м2×К)

91

82

76

103

87

95

110

86

73

97

, оС

86

90

82

80

91

85

78

87

92

95

, оС

28

32

45

37

30

48

21

35

40

33

F2/F1

3,5

4,2

3,8

6,0

4,9

5,2

3,7

5,3

7,0

6,2

j

0,82

0,86

0,90

0,89

0,80

0,88

0,91

0,83

0,92

0,84

qох /q1,%

25

32

27

30

26

29

30

23

28

24

 

Задача 2

            Для ідеального циклу ДВЗ з ізобарним підведенням тепла визначити термічний ККД і корисну роботу, а також параметри в перехідних точках циклу, коли відомі початковий тиск р1 і температура t1 , ступінь стиску , кількість підведеного тепла q1, а робоче тіло має властивості повітря (R=287 Дж/(кг×К), k=1,4).

 

 

13

            Визначити теоретичну потужність і витрату палива для двигуна, якщо витрата робочого тіла у двигуні становить [кг/с], а теплота згоряння палива 42,1 МДж/кг.

            Визначити ефективну потужність, середній індикаторний тиск і питому витрату палива на одиницю ефективної роботи, а також основні розміри ДВЗ, якщо відомі відносний коефіцієнт потужності hві і механічний ККД двигуна hм при середній швидкості руху поршня , відношенні S/D і числі циліндрів z, тактність двигуна t.

            Визначити швидкість витікання вихлопних газів і вихідний переріз клапанів або продувочного вікна, а також втрату ексергії в цьому процесі, коли швидкісний коефіцієнт каналу має значення j.

            Визначити поверхню теплообміну повітряного радіатора охолодження, якщо коефіцієнт тепловіддачі від рідини до стінки a1, від стінки до повітря a2, стінка радіатора із нержавіючої сталі завтовшки d=1,0мм з коефіцієнтом оребріння F2/F1.  В  систему  охолодження  передається  відносна кількість теплоти qох /q1, причому середня температура рідини дорівнює , середня температура повітря - . Підрахувати також питомий потік через гладеньку стінку радіатора.

            Числові дані взяти з табл.2. Розглянутий цикл зобразити на р, V- і T, s –діаграмах.

Таблиця 2

Пара-

метр

Варіант (остання цифра залікової книжки)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

p1, кПа

75

82

90

85

70

65

60

72

80

78

t1, оС

70

65

50

55

62

75

72

80

85

82

e

14,0

13,5

12,8

13,2

13,8

14,5

15,0

15,2

15,5

16,0

q1, кДж/кг

850

900

820

750

720

840

920

950

940

980

×

102кг/с

32,5

35,2

20,3

12,5

18,6

24,3

27,5

21,8

30,4

40,1

14

Продовження табл. 2

1

2

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

hві ,%

78

76

74

72

75

79

78

77

80

80

hм ,%

80

82

78

75

77

81

82

80

83

85

, м/с

5,0

4,5

4,7

5,2

5,0

4,2

4,1

4,8

4,3

4,0

S/D

1,20

1,30

1,15

1,22

1,30

1,40

1,35

1,42

1,38

1,40

z

8

8

4

4

6

6

8

6

8

8

t

4

4

2

2

4

4

4

2

4

4

a1 Вт/(м2×К)

2120

2300

2450

2080

2210

2170

2310

2190

2340

2050

a2 Вт/(м2×К)

92

70

84

95

73

89

102

75

86

97

, оС

86

92

97

81

87

91

79

85

93

88

, оС

29

41

35

21

32

38

43

31

39

20

F2/F1

4,2

6,0

3,5

4,9

5,2

6,5

3,8

4,3

5,1

5,5

j

0,85

0,91

0,87

0,92

0,89

0,86

0,92

0,93

0,82

0,88

qох /q1,%

23

31

24

28

33

25

28

23

26

32

Задача 3

            В циклі ДВЗ із змішаним підведенням тепла відомі початкові параметри робочого тіла р1 і t1 , ступінь стиску , кількість підведеного тепла в циклі q1 і максимальний тиск робочого тіла в циклі Рмах.

Визначити параметри в перехідних точках циклу, термічний ККД і корисну роботу ідеального двигуна, якщо робоче тіло має властивості повітря, с=const.

            Визначити ефективну потужність двигуна, його основні розміри (S і D) і питому витрату палива, якщо ідеальний двигун витрачає  палива з теплотою згоряння 42,1 МДж/кг, відомі внутрішній відносний ККД hві і механічний ККД двигуна hм при середній швидкості руху поршня , відношенні S/D і числі циліндрів z, тактність двигуна t.

15

            Визначити швидкість витікання вихлопних газів і вихідний переріз клапанів або продувочного вікна, а також втрату ексергії в цьому процесі, коли швидкісний коефіцієнт каналу має значення j. Визначити поверхню теплообміну повітряного радіатора охолодження, якщо коефіцієнт тепловіддачі від рідини до стінки a1, від стінки до повітря a2, стінка радіатора мідна завтовшки d=1,0мм з коефіцієнтом оребріння F2/F1. В систему охолодження передається відносна кількість теплоти qох /q1, причому середня температура рідини дорівнює , середня температура повітря - . Підрахувати також питомий тепловий потік через гладеньку стінку радіатора.

            Числові дані взяти з табл.3. Розглянутий цикл зобразити на р, V- і T, s –діаграмах.

Таблиця 3

Пара-

метр

Варіант (остання цифра залікової книжки)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

p1, кПа

88

75

72

68

64

58

65

78

84

90

t1, оС

70

80

78

70

68

82

60

72

76

71

e

10

12

11,2

12,5

13,6

14,3

14,7

13,8

14,5

15,1

q1, кДж/кг

840

920

890

970

1020

1080

990

940

880

1120

Рмах, МПа

4,40

5,20

4,80

5,50

5,00

5,80

5,10

4,90

4,60

5,82

×

103кг/с

4,07

4,73

5,21

3,62

6,50

5,90

6,81

7,32

8,03

8,84

hві ,%

78

80

76

74

75

79

80

81

80

82

hм ,%

80

81

79

78

80

82

83

82

81

83

, м/с

6,5

6,2

6,3

6,8

7,0

7,2

7,5

7,6

7,8

8,1

S/D

1,20

1,35

1,30

1,40

1,28

1,32

1,24

1,22

1,31

1,34

z

6

4

6

4

6

8

8

8

8

8

t

2

2

4

2

4

4

4

2

4

4

a1 Вт/(м2×К)

2100

2300

2150

2205

2410

2560

2680

2240

2080

2250

16

Продовження табл. 3

1

2

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

a2 Вт/(м2×К)

80

74

92

87

95

76

102

110

98

104

, оС

91

87

79

81

85

96

92

80

86

90

, оС

35

28

41

50

44

32

30

27

43

21

F2/F1

5,2

6,3

4,8

4,5

5,0

4,1

3,8

6,0

5,1

6,5

j

0,90

0,85

0,91

0,87

0,92

0,88

0,86

0,90

0,93

0,89

qох /q1,%

25

27

30

32

24

31

28

23

26

30

Задача 4

            Робоча речовина циклу поршневого ДВЗ з підведенням теплоти при V=const має властивості повітря. Відомі такі параметри: u2, t2, P4, t1. Визначити решту параметрів (Р, V, Т, S), характерних для циклу точок, кількість підведеної та відведеної теплоти, корисну роботу і термічний ККД ідеального циклу. Теплоємність вважати сталою, ср= 1,0кДж/(кг×К), показник адіабати k=1,4.

            Визначити також діаметр циліндра і хід поршня двигуна потужністю Ne з відносним коефіцієнтом потужності hві і механічним ККД hм при відомому відношенні S/D, середній швидкості руху поршня  і числі циліндрів z, тактність двигуна t. Підрахувати питому витрату тепла і палива з теплотою згоряння 43,2 МДж/кг на одиницю ефективної роботи.

            Визначити швидкість витікання вихлопних газів і вихідний переріз каналу або продувочного вікна, а також втрату ексергії в цьому процесі, коли швидкісний коефіцієнт каналу має значення j. Визначити поверхню теплообміну повітряного радіатора охолодження, якщо коефіцієнт тепловіддачі від рідини до стінки a1, від стінки до повітря a2, стінка радіатора латунна завтовшки d=1,2мм з коефіцієнтом оребріння F2/F1. В систему охолодження передається відносна кількість теплоти qох /q1, %, причому середня температура рідини дорівнює , середня температура повітря - . Підрахувати також питомий потік через гладеньку стінку радіатора.

17

            Числові дані взяти з табл.4.

            Розглянутий цикл зобразити на р, V-  і T, s –діаграмах.

 

Таблиця 4

Пара-

метр

Варіант (остання цифра залікової книжки)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

t2, оС

550

540

490

530

560

580

590

510

545

520

t1, оС

100

80

90

60

70

85

110

55

72

88

u2, м3/кг

0,16

0,18

0,19

0,15

0,165

0,14

0,20

0,147

0,165

0,178

P4, кПа

290

250

180

300

320

350

240

215

300

330

Ne, кВт

140

160

110

90

180

150

240

320

210

120

hві ,%

76

78

75

72

78

73

76

80

77

75

hм ,%

78

80

76

78

81

79

80

82

77

76

, м/с

6,5

6,0

5,6

7,0

7,3

6,2

6,8

5,5

6,3

7,5

S/D

1,1

1,2

1,0

1,1

1,2

1,2

1,3

1,24

1,3

1,05

z

6

8

4

4

8

6

8

8

6

4

t

2

4

2

2

4

2

4

4

4

2

a1 Вт/(м2×К)

2400

2500

210

2500

2600

2300

2600

2700

2200

2350

a2 Вт/(м2×К)

110

90

80

85

92

82

76

88

92

105

, оС

88

92

85

82

93

85

82

90

85

92

, оС

34

38

32

37

42

32

30

36

31

41

F2/F1

6,8

7,5

5,4

8,2

7,3

5,8

5,3

6,3

4,8

7,0

j

0,89

0,9

0,85

0,84

0,88

0,84

0,9

0,87

0,83

0,86

qох /q1,%

28

30

31

25

27

24

32

29

26

30

 

Задача 5

            Для циклу ДВЗ з ізобарним підведенням тепла визначити термічні параметри робочого тіла в характерних точках ідеального циклу, корисну роботу і термічний коефіцієнт корисної дії, якщо дано р1 , t1 , e , q2. Робоче тіло має властивості повітря (R=287 Дж/(кг×К), k=1,4).

            Визначити теоретичну потужність і питому витрату палива, якщо ідеальний ДВЗ витрачає , кг/с, палива, теплота згоряння якого 42,1 МДж/кг.

18

            Обчислити основні розміри двигуна (S і D) і його ефективну потужність Ne, якщо відомі відносний ККД hві , механічний ККД двигуна hм, середня швидкість руху поршня , відношення S/D і число циліндрів z, тактність двигуна t. Підрахувати також питому витрату палива на одиницю ефективної роботи.

            Визначити швидкість витікання вихлопних газів і вихідний переріз клапанів або продувочного вікна, а також втрату ексергії в цьому процесі, коли швидкісний коефіцієнт каналу має значення j.

            Визначити поверхню теплообміну повітряного радіатора охолодження, якщо коефіцієнт тепловіддачі від рідини до стінки a1, від стінки до повітря a2, стінка радіатора із алюмінію завтовшки d=1,4 мм з коефіцієнтом оребріння F2/F1. В систему охолодження передається відносна кількість теплоти qох /q1, причому середня температура рідини дорівнює , середня температура повітря - . Підрахувати також питомий тепловий потік через гладеньку стінку.

            Числові дані взяти з табл.5. Розглянутий цикл зобразити на р, V- і T, s –діаграмах.

Таблиця 5

Пара-

метр

Варіант (остання цифра залікової книжки)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

p1, кПа

92

81

73

65

86

74

95

61

78

83

t1, оС

62

70

48

53

65

72

60

75

81

78

e

16,1

15,4

12,9

13,6

14,7

14,2

13,5

14,0

14,8

15,6

q2, кДж/кг

430

400

280

350

390

340

350

380

410

405

·103кг/с

6,23

8,41

4,12

9,5

12,3

10,2

15,3

9,03

7,42

14,3

hві ,%

77

78

76

79

82,5

81

82

80

79

80,5

hм ,%

78

76

79

80

81

80

82,5

79

80

82,0

, м/с

5,1

4,5

6,2

5,7

6,0

6,5

5,8

6,3

8,3

6,2

S/D

1,32

1,24

1,15

1,38

1,26

1,34

1,27

1,18

1,25

1,33

z

4

6

4

6

8

6

8

6

4

8

19

Продовження табл. 5

1

2

t

2

4

2

4

4

4

4

2

2

4

a1 Вт/(м2×К)

2420

2130

2240

2080

2160

2330

2510

2450

2270

2180

a2 Вт/(м2×К)

75

83

69

78

85

94

106

87

92

71

, оС

87

78

91

72

78

81

88

75

84

92

, оС

28

35

43

39

32

45

41

29

27

40

F2/F1

4,3

5,5

3,8

4,1

5,2

6,0

4,9

3,5

4,2

2,9

j

0,82

0,91

0,85

0,92

0,90

0,87

0,83

0,89

0,93

0,81

qох /q1,%

24

28

23

29

30

27

32

25

31

33

Задача 6

            Робоча речовина циклу поршневого ДВЗ з підведенням теплоти при V=const має властивості повітря (R=287 Дж/(кг×К), k=1,4). На початку адіабатного стиснення параметри робочого тіла р1 і t1, ступінь стиснення , середній індикаторний тиск . Визначити термічний ККД циклу і корисну роботу, термічні параметри в перехідних точках і теоретичну потужність двигуна, який витрачає  [кг/с] палива з теплотою згоряння 43,2 МДж/кг, і має тактність t.

            Визначити ефективну потужність ДВЗ і питому витрату палива на одиницю ефективної роботи, а також основні розміри двигуна (S і D), якщо відомі відносний коефіцієнт потужності hві і механічний ККД hм, число обертів n, об/хв, відношення S/D і число циліндрів z.

            Визначити швидкість витікання вихлопних газів і вихідний переріз клапанів або продувочного вікна, а також втрату ексергії в цьому процесі, коли швидкісний коефіцієнт каналу має значення j.

            Визначити поверхню теплообміну повітряного радіатора охолодження, якщо коефіцієнт тепловіддачі від рідини до стінки a1, від стінки до повітря a2, стінка радіатора латунна завтовшки d=1,2мм з коефіцієнтом оребріння F2/F1. В систему охолодження

20

передається відносна кількість теплоти qох /q1, %, причому середня температура рідини дорівнює , середня температура повітря - . Підрахувати також питомий потік через гладеньку стінку радіатора.

            Числові дані взяти з табл.6.

            Розглянутий цикл зобразити на р, V-   і T, s –діаграмах.

 

Таблиця 6

Пара-

метр

Варіант (остання цифра залікової книжки)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

p1, кПа

72

80

64

93

76

65

88

78

60

69

t1, оС

81

76

85

98

105

88

79

93

72

61

e

7,5

8,2

9,0

7,8

8,5

8,3

9,5

9,1

8,7

7,1

, кПа

780

750

640

850

815

740

970

690

610

720

×103кг/с

3,3

5,8

7,5

9,4

12,3

15,1

7,4

11,5

8,3

7,1

hві ,%

76

78

81

77

80

80

82

81

80

75

hм ,%

79

77

80

80

82

83

83

82

81

79

n (об/хв)

3900

4140

4800

4720

3630

3810

4250

3780

3510

3230

S/D

1,20

1,05

1,00

1,10

1,30

1,25

1,10

1,22

1,27

1,4

z

4

4

6

6

8

8

4

6

6

4

t

2

 

7