МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої НАУКИ «СИБІРСЬКА державний автомобільно-дорожній АКАДЕМІЯ (СібАДІ)»
Заочний факультет
Кафедра: ТЕХНІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА
Контрольна робота
з дисципліни
«Теплотехніка»
Омськ - 2012
Завдання № 1
Задано об'ємний склад газової суміші: rСН4, rСО2, rСО. Визначити масовий і молярний склади суміші, гадану молекулярну масу, газову постійну, питомий об'єм і щільність суміші при тиску суміші p і температурі суміші t. Визначити також масову, об'ємну і мольну теплоємність суміші. При цьому вважати теплоємність не залежить від температури, а молярний теплоємності компонентів відповідно рівні:
;
;
;
Масова і об'ємна теплоємності пов'язані з мольной відповідно співвідношеннями:
;
;
Вихідні дані:; ; ; ;.
Рішення
Знаходимо молекулярну масу компонентів суміші:
;
;
.
Знаходимо гадану молекулярну масу суміші:
.
Визначимо масові частки компонентів суміші:
;
;
.
Перевірка:.
Знаходимо молярний частки компонентів суміші.
Так як молярний склад суміші збігається з об'ємним, то молярний частки рівні:
;
;
.
Газовая постійна суміші
,
де - універсальна газова постійна.
Питома об'єм суміші знаходимо, використовуючи рівняння стану ідеального газу:
;
.
Щільність суміші
.
Мольная ізобарна теплоємність суміші
Масова ізобарна теплоємність
.
Об'ємна ізобарна теплоємність
.
Мольная ізохорно теплоємність суміші
.
Масова ізохорно теплоємність суміші
.
Об'ємна ізохорно теплоємність суміші
.
Відповідь:; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;.
Завдання № 2
Для опалення гаража використовують трубу, по якій протікає гаряча вода. Розрахувати конвективний коефіцієнт тепловіддачі і конвективний тепловий потік від труби до повітря в гаражі, якщо зовнішній діаметр і довжина труби відповідно рівні dн і l. Температура поверхні труби tc, при цьому температура повітря в гаражі повинна становити tв. Теплофізичні властивості повітря визначити за табл. 2.2.
Вихідні дані:; ; ;.
Завдання: визначити конвективний тепловий потік від труби до повітря в гаражі.
Рішення
Тепловий потік на зовнішній поверхні труби Q (Вт), переданий до повітря, визначається як
, (1)
де - коефіцієнт тепловіддачі при вільному русі повітря близько труби,;
F - площа зовнішньої поверхні труби,.
Критеріальна залежність для обчислення середнього коефіцієнта тепловіддачі при вільному русі повітря має вигляд
, (2)
де постійні С і n залежать від режиму вільного руху повітря і умов обтікання поверхні. Вони є функціями Gr · Pr і для горизонтальної труби визначаються за таблиці 1..
Таблиця 1
Значення постійних С і n
Gr · PrСnРежім двіженія1? 103 ... 1? 109? 6? 10100,5 0,150,25 0,333Ламінарний Турбулентний
,, Pr - критерії подібності Нуссельта, Грасгофа, Прандтля:
,; (3)
де?- Коефіцієнт теплопровідності повітря,;
g - прискорення вільного падіння,;
?- Коефіцієнт об'ємного розширення повітря,,;
?- Коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря,.
У формулі (2) усі фізичні властивості, що входять до критерії подібності, вибираємо з таблиці теплофізичних властивостей повітря при визначальній температурі повітря tв далеко від поверхні теплообміну, а в якості визначального розміру - зовнішній діаметр труби dн.
У розглянутому випадку визначальна температура.
При цій температурі для повітря:
; ; ;.
Обчислюємо значення комплексу:
.
З табл. 1 знаходимо, що при обчисленні значення комплексу постійні в розрахунковому рівнянні (2) рівні: С=0,5 і n=0,25. Тоді значення критерію Нуссельта складе
З рівняння (3) висловимо:
Площа зовн...
