Контрольная по теплотехнике - 03 вариант

Краткое описание

Содержание

Теоретические вопросы….3

Вопрос№4.Почему в качестве рабочих тел тепловых двигателей используются газы?....3                                                                                                     

Вопрос№24.В чём эквивалентность различных формулировок второго начала термодинамики?...3

Вопрос№44.Зачем применяют многоступенчатое сжатие в компрессорах?...4

Вопрос№64.Сопровождаются ли работой фазовые переходы типа жидкость-пар?...4

 Практические задачи….6

 Задача1. Параметры смеси газов. Истечение газов.……6

Задача2. Конвективный теплообмен. Теплопередача…8

Задача3. Лучистый теплообмен...10

Задача4. Температурный режим при пожаре в помещении…14

Задача5. Нестационарная теплопроводность. Изменяющиеся граничные условия 3 рода…25

Задача6. Нестационарная теплопроводность. Не изменяющиеся граничные условия 3 рода.…28

Литература……31

 Практические задачи

Задача 1. Параметры смеси газов. Истечение газов.

В помещении компрессорной станции объемом V= 42*102 м3 произошла разгерметизация трубопровода, по которому транспортируется горючий газ (бутан) под давлением P1= 0,5 МПа при температуре Т1= 280К. Через образовавшееся в трубопроводе сквозное отверстие площадью 

f =2*10-4м газ выходит в помещение.

Рассчитать, через какое время ?во всем объеме компрессорной станции может образоваться взрывоопасная смесь, а также среднюю молекулярную массу, плотность, удельный объем и изобарную удельную массовую теплоемкость смеси, если ее температура Т = 293 К, а давление Р = 100 кПа. Коэффициент расхода отверстия ? = 0,7. Воздухообмен не учитывается. 

Задача 2. Конвективный теплообмен. Теплопередача

? 1⁰С  Толщина стенки рукавной линии ? = 4мм. эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава принять ? = 0,115 Вт/(м?К).

Задача 3. Лучистый теплообмен

Определить минимальное расстояние, обеспечивающее безопасность соседнего с горящим объекта, при исходных данных: проекция факела пламени горящего объекта имеет прямоугольную форму размером d ?L   = (12*8) м, его температура Тф = 1100К, а степень черноты  ?ф = 0,4. На поверхности не горящего объекта: допустимое значение температуры Тдоп = 520К, допустимое значение плотности теплового потока (критическая плотность) qкр = 22500Вт/м2, степень черноты поверхности ? = 0,85.

Кроме того, оценить безопасное расстояние от факела для личного состава, работающего на пожаре без средств защиты, от теплового воздействия при условии: а) кратковременного пребывания; б) длительной работы. При кратковременном тепловом воздействии для кожи человека qкр = 1120 Вт/м2, при длительном qкр = 11200 Вт/м2. При решении задачи учитывать только теплообмен излучением. Коэффициент безопасности принять равным ? = 1,7. Степень черноты человека без средств защиты ? = 0,95; при кратковременном воздействии Тдоп = 530К; при длительной работе Тдоп = 333К.

Задача 4. Температурный режим при пожаре в помещении

Производство, связанное с обращением ГЖ (ацетон), размещено в помещении размерами в плане a*b = (36*72) м. и высотой Н = 15 м. При аварии технологических аппаратов возможны и розлив жидкости на пол и возникновение пожара. Предусмотрены устройства, ограничивающие растекание жидкости на полу на площади квадрата f = 100 м2 Расстояние от границы горения до стены с оконными и дверными проемами, через которые будет происходить газообмен при пожаре в помещении с внешней средой,  L = =32 м.

Механическая вентиляция при возникновении пожара выключается. За счет естественного газообмена в помещение поступает такое количество воздуха, что на 1 кг горящей жидкости в среднем приходится Vд = 12м3 воздуха.

Рассчитайте возможную температуру среды в помещении при возникновении пожара:

а) среднеобъемную через 5, 15 и 30 мин его развития;

б) локальную в точке над факелом под перекрытием через 5, 15 и 30 мин его развития;

в) локальную в точках, находящихся на высоте 1,5 м от пола и расстояниях от границы горения 0,25 l,0,5 L, 0.75 Lи L, через 2 мин его развития.

Постройте графики:

а) изменения среднеобъемной температуры среды в помещении при пожаре во времени;

б) изменения температуры среды в точке над факелом под перекрытием во времени;

в) изменения температуры среды на высоте 1,5 м в зависимости от расстояния от границы горения для 2 мин развития пожара.

По графику установите, на каком расстоянии от выхода значение температуры среды достигает 700С.

Задача 5. Нестационарная теплопроводность. Изменяющиеся граничные условия 3 рода

Рассчитайте температурное поле по толщине перекрытия через 0,5 ч после начала пожара, используя полученные при решении задачи 2.1.результаты расчета температуры среды над факелом под перекрытием (график изменения температуры среды под перекрытием). 

Перекрытие представляет собой сплошную железобетонную плиту толщиной 18 см. Теплопроводность слоя бетона  . Начальная температура перекрытия 200С, такую же температуру имеет воздух над перекрытием.

Задачу решить методом конечных разностей графически.

Задача 6. Нестационарная теплопроводность. Не изменяющиеся граничные условия 3 рода.

Железобетонная плита перекрытия толщиной ? = 0,2 м обогревается с одной стороны средой с температурой tг = 8000С в течение ? = 50  мин. Коэффициент теплообмен  на обогреваемой поверхности плиты 

? = 11,63 е0,0023tг = 11,63 е0,0023*800 = 73,23 Вт/(м2*К). Начальная температура перекрытия t0 = 200C. Коэффициент теплопроводности железобетона ? = 1,2 Вт/(м?К), коэффициент температуропроводности ? = 5,6?10-7 м2/с.

Рассчитать температуру на расстоянии s = 0,05 м от обогреваемой поверхности плиты: а) принимая перекрытие за неограниченную пластину; б) принимая перекрытие, как полуограниченное тело.

ЛИТЕРАТУРА

1.Баранова О.Ю. Теплотехника. Задания и методические указания по выполнению контрольных работ для слушателей факультета заочного обучения. – Екатеринбург: Уральский институт ГПС МЧС Россия, 2005.

2.Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. Учеб.пособие для   вузов.-М.: Высшая школа, 1980.

3.Исаченко В.П. Теплопередача. Учебник для вузов. – М.: «Энергия».

4.Кириллин В.А. Техническая термодинамика. Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1983.