Методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов инженерного факультета по специальностям 110301 и 110304 г. Вологда-Молочное 2011 г (стр. 15 из 17)

30. Для чего в паросиловой установке, работающей по циклу Ренкина, применяется вторичный перегрев пара? Изобразите цикл такой установки в диаграмме hs. Дайте краткие пояснения.

31. Сформулируйте основной закон теплопроводности (закон Фурье) и приведите его математическое выражение. Объясните физический смысл знака «минус». Что такое тепловой поток и поверхностная плотность теплового потока?

32. Приведите уравнения для поверхностной плотности теплового потока при стационарном распространении теплоты теплопроводностью через трехслойную плоскую стенку. Как определяются температуры между слоями? Покажите распределение температур в этой стенке.

33. В чем состоит разница между линейной и поверхностной плотностями теплового потока при стационарном распространении теплоты теплопроводностью через двухслойную цилиндрическую стенку? как определяется температура между слоями? Покажите распределение температур в этой стенке.

34. В чем разница между линейной и поверхностной плотностями теплового потока при стационарной теплопередаче сквозь цилиндрическую стенку? Что такое граничные условия третьего рода? Покажите характер распределения температур в теплоносителях и разделяющей их стенке.

35. Что такое критериальное уравнение (уравнение подобия) и для чего его применяют? какие теоретические положения лежат в его основе? почему это уравнение называется полуэмпирическим?

36. Объясните характер и причины изменения коэффициента теплоотдачи для случаев нагрева и охлаждения жидкости при свободной конвекции вдоль вертикальной трубы, расположенной в пространстве неограниченного объема. Как это обстоятельство учитывается в критериальном уравнении?

37. Какие особенности теплоотдачи имеют место при кипении жидкости и конденсации пара? что такое критический коэффициент теплоотдачи? какие факторы и как влияют на теплообмен при конденсации?

38. Покажите характер изменения температур рабочих жидкостей при движении их вдоль поверхности нагрева для прямотока и противотока. В каком случае поверхность рекуперативного теплообменника будет меньше и почему?

39. В чем различие излучения газов от излучения твердых тел? возможно ли с помощью одного экрана уменьшить теплообмен в несколько раз?

40. В каких случаях можно применять среднеарифметический температурный напор, а в каких нужно применять среднелогарифмический? в чем особенность среднелогарифмического температурного напора при конденсации и испарении жидкости?

Методические указания к выполнению задания 2

1. Перед выполнением задания 2 студент-заочник должен ознакомиться с методикой решения аналогичных задач по примерам, приведенным в сборнике задач [5].

2. При решении задач 8, 9, 10, посвященных топливу, значения энтальпии углекислоты

, азота , водяных паров и воздуха следует брать из приложения 1 сборника задач [5].

3. При решении задач 14—20_: посвященных котельным установкам, могут возникнуть затруднения, связанные с вычислением величин энтальпии пара и воды. Необходимо знать, что энтальпия перегретого пара (h_п.п) определяется по h-s-диаграмме или по таблицам перегретого пара по известным величинам давления и температуры перегретого пара. Энтальпия котловой (кипящей) воды (/_к.в) находится по таблицам сухого насыщенного пара и воды (величина h') по заданному давлению в котельном агрегате, а энтальпия питательной воды (h_п.в) по заданной температуре воды.

4. В задачах 21—25 величины мощности и расхода пара паровых турбин с отбором пара вычисляют по формуле

Энтальпия пара, поступающего из отбора (h_п), и энтальпия пара в конденсаторе (/_к) определяются по формулам

Энтальпия пара при начальных параметрах пара (/₀) находится по /s-диаграмме. Энтальпии пара при адиабатном расширении пара от начального состояния до давления в отборе турбины (h_па) и от давления отбора до давления в конденсаторе определяются по hs-диаграмме по заданным величинам давлений в отборе (р_п) и конденсаторе (р_к).

5. При решении задач 26 — 30, посвященных конденсаторам паровых турбин, энтальпия конденсатора (h'_к) и температура насыщенного пара находятся по таблицам сухого насыщенного пара и воды по заданному давлению ;пара в конденсаторе.

Задание 2

ЗАДАЧИ

1. Определить высшую теплоту сгорания рабочей массы, приведенную влажность, приведенную зольность и тепловой эквивалент бурого угля марки БЗ, если состав его горючей массы: С^г — 71,1%, Н^г = 5,3%, S^г_л = 1,9%, N^r=1,7%, О^г=20%, зольность по сухой массе A^с = 36% и влажность рабочая W^P = 18%.

2. В топке котла сжигается смесь, состоящая из 800 кг каменного угля марки Д состава: C₁^p = 58,7%. Н₁^Р = 4,2%, (S^p_л)₁= 0,3%, N₁^p = 1,9%, O₁^p =9,7%, A₁^p =13,2%, W₁^p = 12% и 1200 кг каменного угля марки Г состава: C₂^p = 66,0%, Н₂^Р = 4,7%, S₂^P =0,5%, N₂^p = 1,8%, O₂^p = 7,5%, А₂^p = 11%, W₂^p = 8,5%. Определить состав рабочей массы и низшую теплоту сгорания смеси.

3. Для котельной, в которой установлены котлы с различными топками, подвезено 60 • 10³ кг каменного угля марки Д состава: C₁^p = 49,3%, Н₁^p = 3,6%, S₁^p = 3,0%, N₁^p = 1,0%, O₁^p = 8,3%, A₁^p = 21,8%. W₁^Р = 13% и 54 • 10³ кг каменного угля марки А состава: C₂^p = 63,8%, Н₂^Р = l,2%, S₂^p_л = 1,7%, N₂^p = 0,6%, O₂^p = 1,3%, A₂^p = 22,9%, W₂^p = 8,5%. Определить, на какой промежуток времени хватит этих запасов топлива, если известно, что топки, работающие на угле марки Д, расходуют 2,5 • 10³ кг/ч условного топлива, а топки, работающие на угле марки А, расходуют 2,1 • 10³ кг/ч условного топлива.

4. В топке котла сжигается 600 м³ природного газа состава: СН₄ — 94,1%, С₂Н₆ = 3,1%, С₃Н₈ = 0,6%, С₄Н₁₀ = 0,2%, С₅Н₁₂ = 0,8%, N₂ = 1,2%, Определить объем ' продуктов полного сгорания газа при коэффициенте избытка

воздуха в топке α_т = 1,15.

5. Определить объем сухих газов и содержание в них С0₂ и S0₂, образующихся при полном сгорании 1 кг каменного угля марки К состава: C^P = 54,7%, H^P = 3,3%, S^p_л = 0,8%. N^p = 0,8%, О^Р = 4,8%, А^Р = 27,6%, W^P = = 8,0%. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т = 1,3.

6. В топке котла сжигается 2 • 10³ кг малосернистого мазута состава: C^P = 84,65 %. H^P = 11.7 %, S^p_л = 0,3 %, O^P = 0,3 % , А^Р = 0,05 %, W^P = 3 %. Определить объем продуктов полного сгорания мазута при коэффициенте избытка воздуха в топке α_т = 1,15.

7. Определить объем двух- и трехатомных газов и содержание в них СО₂ и SО₂, образующихся при полном сгорании 1 кг каменного угля марки Г состава: C^P = 49,8%, H^P = 3,2%, S^p_л = 0,4%, N^P = 0,8%, O^P = 6,3%, А^Р = = 34%, W^P = 5,5%. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т = 1,3.

8. Определить энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха а_т = 1, образовавшихся при полном сгорании 1 м³ природного газа состава: СН₄ = 98,9% , С₂Н₆ = 0,3% , С₃Н₈ = 0,1 % , С₄Н₁₀ = 0,1 % , N₂ = 0,4%, СО₂ = 0,2%, если известно, что температура газов на выходе из топки t = 1000°С.

9. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 кг каменного угля марки Д состава: C^P = 58,7%, H^P = 4,2%, S^p_л = 0,3%, N^P = 1,9%, O^P = 9,7%, А^р = 13,2%, W^P = = 12%, если известно, что температура газов на выходе из топки ϑ = 1100°С. Коэффициент избытка воздуха в топке α_Т = 1,3.

10. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 кг высокосернистого мазута состава: C^P = 83%, H^P = 10,4%, S^p_л = 2,8%, O^P = 0,7%, А^р = 0,1%, W^P = 3%, если известно, что температура газов на выходе из топки ϑ = 1000°С. Коэффициент избытка воздуха в топке α_T = 1,15.

11. В топкe котла сжигается природный газ состава: СН₄ = 98,2%, С₂Н₆=0,4%, С₃Н₈ = 0,1%, С₄Н₁₀=0,1%, N₂ = 1,0%, СО₂ = 0,2%. Определить (в %) потерю теплоты с уходящими из котлоагрегата газами, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α_ух = 1,35, температура уходящих газов на выходе из последнего газохода ϑ= 170°С, температура воздуха в котельной t_в = 30⁰С и объемная теплоемкость воздуха С'_в= 1,297 кДж/(м³ • К).

12. В топке котла сжигается уголь марки Б2 состава: C^P = 28,7%, H^P = 2,2%, S^p_л = 2,7%, N^P = 0,5%, O^P = 8,6%, A^Р = 25,2%, W^P = 32%. Определить (в кДж/кг и %) потери теплоты с уходящими газами из котлоагрегата, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α_ух = 1,5, температура уходящих газов на выходе из последнего газохода ϑ = 170°С, температура воздуха в котельной t_в = 30°С, объемная теплоемкость воздуха С'_в = = 1,297 кДж/(м³ • К) и потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 4%.

13. Определить, на сколько процентов уменьшится потеря теплоты с уходящими из котельного агрегата газами при снижении температуры уходящих газов ϑ со 170 до 155°С, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом α_ух = 1,45, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода v_г.ух = 8,62 м³/кг, средняя объемная теплоемкость газов С'_г= 1,415 кДж/(м³ • К), температура воздуха в котельной t_в = З0⁰С, объемная теплоемкость воздуха С'_в= 1,297 кДж/(м³•К) и потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива q₄ = 4%.Котельный агрегат работает на каменном угле марки К состава: C^P= 54,7% , H^P = 3,3% , S^p_л = 0,8%, N^P = 0,8%, O^P = 4,8%, А^Р = 27,6%, W^P = 8 %.