ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 50
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ЗАДАЧИ
ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЭКЗАМЕНА
ПО КУРСУ ТЕПЛОТЕХНИКА У СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ
18.03.01 - "ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ"
Вариант 1.
1. В теплообменнике от каждого килограмма газовой смеси, содержащей 5% по объему H
2
О и 95% N
2
, отводится 200 кДж тепло- ты. Чему будет равна температура смеси на выходе из теплооб- менника, если на входе она составляет 500
C.
2. Определите теоретическую мощность утилизационной паровой турбины, если за час через нее проходит 1,5 т пара с давле- нием 1,2 МПа при температуре 250
C. В конденсаторе за турби- ной давление равно 0,4 бар. КПД турбины равен 0,7.
3. Определите, как изменится эксергия потока перегретого пара с давлением 15 бар, если при этом давлении он охлаждает- ся от 350
C до 220
C.
Вариант 2.
1. Сколько теплоты можно отвести от газовой смеси, состоя- щей по объему из 87% азота и 13% диоксида углерода, в котле- утилизаторе, если температура смеси на входе в котел 830
C, а после котла-утилизатора температура смеси не должна быть ме- нее 340
C.
2. В пароперегреватель, утилизирующий теплоту продуктов сгорания технологической печи, поступает влажный насыщенный пар со cтепенью сухости 0,87 при давлении 10 бар. Определить состояние пара на входе, если в перегревателе к каждому ки- лограмму пара подводится 230 кДж теплоты.
3. Сухой насыщенный пар с давлением 20 бар пропускается че- рез дроссельное устройство, в котором его давление понижается до 2 бар. Определить потери эксергии в процессе, если темпе- ратура окружающей среды составляет 10
C.
Вариант 3.
1. Какую теоретически мощность должен иметь двигатель порш- невого компрессора, чтобы сжимать 30 м
3
/мин воздуха от давле- ния 0,1 МПа до 5 МПа. Сжатие воздуха считать политропным с по- казателем политропы 1,2. Начальную температуру воздуха при- нять равной 30
C. Какое минимальное число ступеней должен иметь компрессор?
2. В теплообменник подается сухой насыщенный пар с давлени- ем 5 бар. Определить состояние пара на выходе, если в тепло- обменнике от каждого его килограмма отводится 120 кДж теплоты.
3. Определить потери эксергии при передаче 500 МДж теплоты от насыщенного пара с давлением 5 бар к воздуху, имеющему среднюю температуру 50
C. Температура окружающей среды 20
C.
Вариант 4.
1. Какое количество продуктов сгорания получится при сжи- гании 200 кг мазута, содержащего 87% углерода, 11,5% водорода и серу.
2. Останется ли влажный воздух, имеющий в начальном состоя- нии относительную влажность 60% при температуре 25
C, нена- сыщенным, если его охладить на 10
C.
3. В теплообменном аппарате газовая смесь подогревается насыщенным паром. Как изменится (увеличится или уменьшится) величина потерь эксергии в теплообменнике, если увеличить в нем поверхность теплообмена и, тем самым, повысить среднюю температуру нагреваемой среды. Ответ обосновать.
Вариант 5.
1. Определить с помощью таблиц среднюю объемную теплоем- кость смеси H
2
O (2% по массе) и N
2
в интервале температур от
330 до 740
C.
2. Сухой насыщенный пар с температурой 190
C поступает в теплообменный аппарат. В теплообменнике от каждого кило- грамма пара отводится 300 кДж теплоты. Определите состояние пара на выходе.
3. Какую удельную эксергию сообщает холодильная машина за каждый рабочий цикл воздуху в холодильной камере, если коли- чество отводимой из холодильной камеры за такой цикл теплоты составляет 50 кДж/кг, температура воздуха в холодильной камере
-15
C, температура воздуха в окружающей среде 25
C.
Вариант 6.
1. Сколько теплоты необходимо изобарно отвести от 17 кг смеси азота (80 % по массе) и диоксида углерода, чтобы пони- зить ее температуру от 275
C до 25
C.
2. Сухой насыщенный пар, имеющий температуру 150
C, рас- ширяется в утилизационной турбине до давления 1 бар. Определи- те, какая работа будет совершаться в расчете на каждый кило- грамм пара, если процесс считать обратимым адиабатным.
3. Каким запасом работоспособности обладает пар, поступаю- щий в установку с температурой 220
C при давлении 0,8 МПа.
Температура окружающей среды 10
C при давлении 101,3 кПа.
Вариант 7.
1. Найти изменение температуры воздуха массой 0,8 кг, кото- рый, политропно расширяясь, совершает работу 110 кДж при сооб- щении ему 90 кДж теплоты. Зависимостью теплоемкости от темпе- ратуры пренебречь.
2. Сколько пара с давлением 0,6 МПа и температурой 310
C необходимо подавать в турбину каждую секунду, чтобы, расширя- ясь до давления 0,2 бар, он производил бы работу, равную 6
МДж. КПД турбины составляет 0,7.
3. На сколько изменится эксергия влажного насыщенного во- дяного пара с давлением 2 бара, если в результате подвода теп- лоты его степень сухости увеличится от 0,83 до 0,93.
Вариант 8.
1. Найти количество теплоты, которое необходимо отвести от воздуха, находящегося в емкости объемом 3,7 м
3
при избыточном давлении 4,7 бар и имеющего температуру 360
C, для того чтобы охладить его на 250
C.
2. Можно ли утилизировать теплоту газообразного технологи- ческого продукта, имеющего температуру 190
C, в котле утилиза- торе, получая сухой насыщенный пар с давлением 15 бар.
3. Во сколько раз изменятся потери эксергии в конденсаторе парокомпрессионной холодильной машины, если при той же темпе- ратуре окружающей среды 10
C и том же количестве отводимой теплоты температура конденсации уменьшится с 35 до 30
C.
Вариант 9.
1. Найти объем продуктов сгорания 5 кг пропана и объемную долю в них водяного пара. Коэффициент избытка воздуха при го- рении пропана 1,2.
2. Сколько пара с давлением 0,6 МПа и температурой 310
C необходимо подавать в турбину каждую секунду, чтобы, расширя- ясь до давления 0,2 бар, он производил бы работу, равную 6
МДж. КПД турбины составляет 0,7.
3. Каким запасом работоспособности обладает пар, поступаю- щий в установку с температурой 220
C при давлении 0,8 МПа.
Температура окружающей среды 10
C при давлении 101,3 кПа.
Вариант 10.
1. Сколько продуктов сгорания будет образовываться при сжигании с коэффициентом избытка воздуха 1,3 0,5 т/ч мазута, если его рабочая масса имеет следующий состав: C
р
= 87,5 %,
H
р
= 12,5 %.
2. Какую мощность имеет утилизационная паровая турбина, имеющая КПД 0,7 и расходующая 0,6 т/ч пара при давлении 5 бар и температуре 360
C. Давление пара за турбиной составляет 0,16 бар.
3. Как изменится (в расчете на 1 кг) запас работоспособно- сти перегретого водяного пара с давлением 1,2 МПа и температу- рой 240
C, если изобарно подвести к каждому кг такого пара 150 кДж теплоты. Температура окружающей среды 15
C.
Вариант 11.
1. Поток синтез-газа, состоящего по массе из 11,5 % водоро- да и 88,5 % диоксида углерода, поступает в теплообменник с температурой 170
C. Сколько теплоты необходимо отводить от синтез-газа в теплообменнике, для того чтобы его температура на выходе стала равной 60
C. Расход синтез-газа 0,047 кг/с.
2. Сколько нужно затрачивать теплоты, чтобы получать в котле-утилизаторе 0,73 т/ч перегретого пара с температурой
275
C при давлении 1,8 МПа из влажного пара со степенью сухо- сти 0,82.
3. На сколько процентов увеличатся потери эксергии в кон- денсаторе парокомпрессионной холодильной машины, если при той же температуре окружающей среды 20
C и том же количестве отводимой теплоты температура конденсации увеличится с 25 до
30
C.
Вариант 12.
1. Найти количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1,7 нм
3
/мин метана при условии, что коэффициент избыт- ка воздуха при горении равен 1,05.
2. В пароперегревателе к каждому килограмму влажного пара со степенью сухости 0,93 передается при постоянном давлении, равном 1,2 МПа, 320 кДж теплоты. Чему будет равна температу- ра пара на выходе из пароперегревателя?
3. Водяной пар с давлением 200 кПа и степенью сухости
0,9 пропускают через дроссель, в котором его давление падает до 50 кПа. Найти потери работоспособности пара, если темпе- ратура окружающей среды 20
C.
Вариант 13.
1. Сколько теплоты было отведено от газовой смеси, состоя- щей по объему из 87% оксида углерода и 13% водорода, находя- щейся в емкости постоянного объема 5 м
3
под давление 14 бар, если температура смеси понизилась от 330 до 40
C.
2. Пар с температурой 270
C при давлении 550 кПа поступает в теплообменник, в котором от каждого килограмма пара отво- дится 370 кДж теплоты. Каким будет состояние пара на выходе из теплообменника.
3. Найти величину потерь эксергии при передаче в нагрева- тельной печи 1500 МДж теплоты от продуктов сгорания со средней температурой 870
C к нагреваемому материалу, средняя темпе- ратура которого 150
C. Температура окружающей среды 25
C.
Вариант 14.
1. Найти изменение температуры в политропном процессе сжа- тия воздуха массой 1,2 кг, в котором на сжатие затрачивается работа в 70 кДж и при этом воздуху сообщается 27 кДж теплоты.
Зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.
2. Пар с температурой 270
C при давлении 1200 кПа поступа- ет в теплообменник, в котором от каждого килограмма пара от- водится 140 кДж теплоты. Каким будет состояние пара на выходе из теплообменника.
3. Найти изменение удельной эксергии потока воздуха при его охлаждении в проточном теплообменнике от 240 до 60
C. Темпера- тура окружающей среды 25
C.
Вариант 15.
1. Составить баланс энергии для теплообменника, в который поступает поток воздуха с температурой 20
C и влажный водяной пар с температурой 130
C. Степень сухости пара на входе в теп- лообменник 0,95, а на выходе 0,78. Расходы воздуха и водяного пара равны 20 кг/ч и 35 кг/час, соответственно. Потерями теп- лоты через внешние поверхности теплообменника пренебречь.
Построить диаграмму Сенкея.
2. Определить потери эксергии при передаче 280 МДж теплоты от насыщенного пара с давлением 10 бар к воздуху, имеющему среднюю температуру 50
C. Температура окружающей среды 10
C.
Вариант 16.
1. Найти работу сжатия газа в цикле поршневого компрессора рабочим объемом 0,6 дм
3
, если в начале сжатия давление воздуха, имеющего температуру 23
C, равно атмосферному (750 мм рт. ст.), а избыточное давление на линии нагнетания 5,5 бар. Доля "вредного" пространства
= 0,05.
2. В теплообменник подается сухой насыщенный пар с давлени- ем 8 бар. Определить состояние пара на выходе, если в тепло- обменнике к каждому килограмму пара подводится 155 кДж тепло- ты.
3. Найдите приращение энтропии при необратимом адиабатном сжатии газа в компрессоре, если удельная затрата работы на сжатие 126 кДж/кг, а адиабатный КПД компрессора 0,87. Темпе- ратура окружающей среды 27
C.
Вариант 17.
1. Сколько продуктов сгорания будет образовываться при сжигании 50 м
3
/ч природного газа с коэффициентом избытка воз- духа 1,05, если он содержит 91 % метана, 7 % этана и 2 % про- пана.
2. Сколько водяного пара будет сконденсировано в расчете на килограмм влажного воздуха, если этот воздух с температу- рой 22
C и относительной влажностью 80% охладить до 10
C.
3. Найти величину потерь эксергии при передаче в парогене- раторе 2800 МДж теплоты от продуктов сгорания со средней тем- пературой 870
C к воде и пару со средней температурой 130
C.
Температура окружающей среды 15
C.
Вариант 18.
1. Сколько теплоты необходимо изобарно отвести от 17 кг азота, чтобы понизить его температуру от 275
C до 25
C.
2. Сухой насыщенный пар, имеющий температуру 150
C, рас- ширяется в утилизационной турбине до давления 1 бар. Определи- те, какая работа будет совершаться в расчете на каждый кило- грамм пара, если процесс считать обратимым адиабатным.
3. При необратимом адиабатном сжатии влажного насыщенного пара с начальным давлением 100 кПа и степенью сухости 0,75 до давления 2000 кПа удельная работа компрессора оказалась на 80 кДж/кг больше, чем она была при идеальном обратимом сжатии.
Найти приращение энтропии вследствие необратимости, если тем- пература окружающей среды 25
C.
Вариант 19.
1. Найти изменение температуры воздуха в политропном про- цессе сжатия, если масса сжимаемого воздуха 0,7 кг, затраты работы на сжатие 215 кДж, а количество отводимой от воздуха теплоты равно 73 кДж. Зависимостью теплоемкости от температуры пренебречь.
2. Пар с температурой 240
C при давлении 400 кПа поступает в теплообменник, в котором от каждого килограмма пара отво- дится 156 кДж теплоты. Каким будет состояние пара на выходе из теплообменника.
3. Каким запасом работоспособности обладает пар, поступаю- щий в установку с температурой 220
C при давлении 0,8 МПа.
Температура окружающей среды 10
C при давлении 101,3 кПа.
Вариант 20.
1. Поток газовой смеси, состоящей по объему из 20 % водоро- да и 80 % азота, проходит через теплообменник, в котором ее температура снижается от 275 до 80
C. Сколько теплоты отводит- ся за единицу времени от смеси, если расход смеси составляет
57 м
3
/ч.
2. Сколько водяного пара будет сконденсировано в расчете на килограмм влажного воздуха, если этот воздух с температу- рой 30
C и относительной влажностью 60% охладить до 10
C.
3. Найти изменение удельной эксергии потока азота при его охлаждении в проточном теплообменнике от 170 до 70
C. Темпера- тура окружающей среды 20
C.