Задачи по гидравлике и теплотехнике

Задача 1.

Задан объемный состав газовой смеси: , , . Определить массовый и мольный составы смеси, кажущуюся молекулярную массу, газовую постоянную, удельный объём и плотность смеси при давлении смеси p и температуре смеси t. Определить также массовую, объемную и мольную теплоемкость смеси. При этом считать теплоемкость не зависящей от температуры, а мольные теплоемкости компонентов соответственно равны:

 = 37,7 кДж/(кмоль ∙ К);

 = 37,7 кДж/(кмоль ∙ К);

 = 29,3 кДж/(кмоль ∙ К).

Массовая с и объемная  теплоемкости связаны с мольной соотношениями

Исходные данные:

, , ; р = 0,25 МПа; t = 90 °С.

Задача № 2

Для отопления гаража используют трубу, по которой протекает горячая вода. Рассчитать конвективный коэффициент теплоотдачи и конвективный тепловой поток от трубы к воздуху в гараже, если наружный диаметр и длина трубы соответственно равны d_н и l. Температура поверхности трубы t_c, при этом температура воздуха в гараже должна составлять t_в. Данные для расчета принять по табл. 2.1. Теплофизические свойства воздуха определить по табл. 2.2 [1].

Исходные данные:

d_н= 0,20 м; l = 9 м; t_c = 75 ºС; t_в =16 ºС.

Задание: определить конвективный тепловой поток от трубы к

воздуху в гараже.

Задача № 3

Задан состав твердого топлива на рабочую массу в %. Определить теоретически необходимое количество воздуха для горения, а также по формуле Д.И. Менделеева – низшую и высшую теплоту сгорания топлива, объемы и состав продуктов сгорания при α_в, а также энтальпию продуктов сгорания при температуре . 

Задача № 4

Определить литровую мощность и удельный индикаторный расход топлива четырехцилиндрового (i = 4) четырехтактного (τ = 4) двигателя, если среднее индикаторное давление равно p_i (Па). Диаметр цилиндра D = 0,12 м, ход поршня S = 0,1 м, угловая скорость вращения коленчатого вала ω, (рад/с), механический η_м и удельный расход топлива g = 0,008 кг/с. Данные для расчета принять по табл. 4.1.

Исходные данные:

p_i= 1,15 · 10⁶ Па; ω = 461 рад/с; η_м= 0,89; g = 0,008 кг/с; D = 0,12 м;

S = 0,1 м.

Задача № 5

Одноцилиндровый одноступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от атмосферного давления p₁ = 0,1 МПа до требуемого давления р₂. Определить эффективную мощность привода компрессора и необходимую мощность электродвигателя с запасом 10 % на перегрузку, если диаметр цилиндра D (м), ход поршня S (м), частота вращения вала N (об/с), относительный объем вредного пространства δ =0,05, показатель политропы расширения остающегося во вредном объеме газа m, коэффициент, учитывающий, уменьшение давления газа при всасывании, η_p=0,94 и эффективный адиабатный КПД компрессора η_е.ад = 0,75. Данные для расчета принять по табл. 5.1.
Исходные данные: p₁ = 0,1 МПа; p₂ = 0,95 МПа; D = 0,12 м; S = 0,12 м; N = 10,33 об/с; m = 1,30; δ =0,05; η_p=0,94; η_е.ад = 0,75.