Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти
«Уральський інститут Державної протипожежної служби Міністерства Російської Федерації у справах цивільної оборони, надзвичайних ситуацій і ліквідації наслідків стихійних лих»
Кафедра фізики і теплообміну
Контрольна робота
Дисципліна: Теплотехніка
Виконав: слухач ФЗН 2 Б курсу
навчальної групи № 3
ст. сержант вн. служби Гладких Р.Ю.
Єкатеринбург, +2014
Теоретичні відповіді
Чи можна теплоту деякого джерела повністю перетворити на роботу?
Відповідь
Тепловий двигун, за допомогою якого можна було б повністю перетворювати в роботу теплоту, отриману від якого-небудь тіла, і при тому так, щоб тілам з меншою температурою, бере участі у процесі, не передавалася скільки-небудь теплоти, називають вічним двигуном другого роду.
За допомогою вічного двигуна другого роду можна було б отримати роботу за рахунок охолодження тіла (тобто єдиного джерела теплоти) без того, щоб частину відданого джерелом теплоти переходила до інших тіл. Та частина теплоти, яка передається від джерела теплоти інших тіл в процесі перетворення теплоти в роботу, являє собою «залишкове зміна» і називається «компенсаційним ефектом» або просто «компенсацією». У цьому сенсі вічний двигун другого роду може розглядатися як безкомпенсаційній тепловий двигун.
У зв'язку з введенням поняття про вічний двигун другого роду другий початок термодинаміки можна сформулювати ще й так: вічний двигун другого роду неможливий. Іншими словами, не можна здійснити тепловий двигун, єдиним результатом дії якого було б перетворення теплоти будь-якого тіла в роботу без того, щоб частина цієї теплоти передавалася іншим тілам.
Практичні завдання
Завдання 1. Параметри суміші газів. Закінчення газів
У приміщенні компресорної станції об'ємом V сталася розгерметизація трубопроводу, по якому транспортується горючий газ під тиском P1 при температурі Т1 через що утворилося в трубопроводі наскрізний отвір площею f газ виходить в приміщення.
Розрахувати, через який час? у всьому обсязі компресорної станції може утворитися вибухонебезпечна суміш, а також середню молекулярну масу, щільність, питомий об'єм і ізобарну питому масову теплоємність суміші, якщо її температура Т=293 К, а тиск Р=100 кПа. Коефіцієнт витрати отвори? =0,7. Повітрообмін не враховується. Дані, необхідні для розрахунків: V=30? 102 м3, P1=1,6 МПа, T1=290 К, f=4,1? 10-4 м2, газ - водень.
Рішення
З додатку 1 для водню:
? 1=2,016 кг/моль,? Ср1=29, k=1,4, НКПВ=4%.
Для повітря:? 2=28,97 кг/моль,? Ср=29,12, k=1,4.
Режим витікання газу:
.
Оскільки, тоді масовий витрата газу:
кг/с.
Де газова стала:
.
Щільність водню в приміщенні:
кг/м3.
Обсяг водню при НКПВ:
м3.
Маса водню при НКПВ:
кг.
Час отримання вибухонебезпечної суміші:
сек.
Об'ємні частки газів при НКПВ r1=0,04 повітря: r=1-r1=1-0,04=0,96.
Молекулярна маса суміші:
? СМ=r1? 1 + r?=0,04? 2,016 + 0,96? 28,97=27,89 кг/кмоль.
Питома газова стала суміші:
.
Щільність суміші: кг/м3.
Питома об'єм суміші: м3/кг.
Масова частка суміші:
;
.
Масові питомі теплоємності компонентів:
;
.
ізобарну теплоємність суміші:
.
Завдання 2. Конвективний теплообмін. Теплопередача
Рукавна лінія діаметром d поперечно обдувається повітрям зі швидкістю? в. Температура повітря tв. За рукавної лінії зі швидкістю? Ж рухається вода, температура якої на вході в рукавну лінію t ж. розрахувати максимальну довжину рукавної лінії з умови, щоб температура на виході з рукавної лінії була t 'ж? 10С. Товщина стінки рукавної лінії? =4 мм. Еквівалентний коефіцієнт теплопровідності матеріалу рукава прийняти? =0,115 Вт/(м? К). Дані, необхідні для розрахунків:? В=5 м/с, tB=- 50 ° С,? Ж=2 м/с, t? Ж=6 ° С, d=4 мм.
Рішення
Середня температура води
.
Параметри води ...
