Файл: Контрольная работа 1 Теплотехника Проверил Прокопьева И. В. Бронских И. А. Вариант 88 г. Нижний Тагил 2020г.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 30
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство общего и профессионального образования Свердловской области
государственное автономное образовательное учреждение среднего
профессионального образования Свердловской области
Нижнетагильский горно-металлургический колледж имени Е.А. и М.Е. Черепановых
(ГАОУ СПО СО «НТГМК»)
Специальность: 220201
«Металлургия черных металлов»
Группа 70-1
Контрольная работа №1
«Теплотехника»
Проверил: Прокопьева И.В.
Выполнил: Бронских И.А.
Вариант 88
г. Нижний Тагил
2020г.
11.Устройства, обеспечивающие создание потока газа, истекающего с большой скоростью (простое сопло и сопло Лаваля).
| |
Максимальная скорость истечения газа из обычного (суживающегося) сопла может достигать только критического значения, но не выше, независимо от давления перед соплом. Критические параметры истечения из простого сопла:
критическая скорость истечения, м/с
= 
. Критическое давление, Па
=Р 
( 
) 
. Критическая масса газа, кг/с
G
=f 
( 
) 
.
Коэффициент χ=1,4 для двухатомных газов и χ=1,3 для сжатого пара.
Сопло Лаваля.
Сверхзвуковая скорость ω> ω
может быть получена в сопле, состоящем из суживающейся и расширяющейся частей. Такое сопло называется соплом Лаваля по имени его создателя. Сопло Лаваля рассчитывают таким образом, чтобы скорость в самом узком критическом сечении его была критической, а в расширяющейся части превосходила звуковую, постепенно возрастая по мере приближения к выходному отверстию сопла. Если скорость в критическом сечении сопла будет меньше критической, то в расширяющейся части она будет уменьшаться, а не увеличиваться, т.е. будет изменяться так же, как и в обычном сопле.В сопле Лаваля выравнивание (уменьшение) давления в критическом сечении до Р
происходит не за соплом, а в расширяющейся части сопла, и сопровождается увеличением скорости истечения. Соответственно возрастает кинетическая энергия струи, которая используется для совершения полезной работы. В этом преимущество сопла Лаваля перед обычным соплом.Максимум полезно используемой энергии достигается при условии, что длина расширяющейся части сопла Лаваля не больше и не меньше, чем требуется для полного выравнивания (уменьшения) давления. Если это условие не выполняется, то эффективность применения сопла Лаваля уменьшается.
Характеристики истечения из сопла Лаваля :
критическая скорость, м/с
критическая масса, кг/с
G
=f 
площадь сечения, м2
f
= 
Сопло Лаваля широко применяется при создании кислородных и газокислородных фурм для конвертеров, мартеновских и двухванных печей.
17.Горение газообразного топлива. Горение в кинетической и диффузионной областях.
Диффузионное горение - когда скорость химической реакции в зоне горения в рассматриваемых видах горения зависит от скорости поступления реагирующих компонентов к поверхности пламени путем молекулярной или кинетической диффузии.
Структура пламени диффузионного горения (рис.18):
В 1 зоне - газы или пары. Горение не происходит. Температура не превышает 5000С. Происходит разложение, пиролиз летучих и нагрев до температуры самовоспламенения.
Во 2 зоне - смесь паров (газов) с кислородом воздуха и происходит неполное сгорание до СО с частичным восстановлением до углерода (мало кислорода):
CnHm + O2 → CO + CO2 + Н2О;
2CO = CO + C.
В 3 внешней зоне - полное сгорание продуктов второй зоны и наблюдается максимальная температура пламени:
2CO+O2=2CO2;
C+O2=CO2.
Высота пламени пропорциональна коэффициенту диффузии и скорости потока газов и обратно пропорциональна плотности газа.
Кинетическимгорением называется горение заранее перемешанных горючего газа, пара или пыли с окислителем. Скорость горения зависит только от физико-химических свойств горючей смеси (теплопроводности, теплоемкости, турбулентности, концентрации веществ, давления и т.п.). Поэтому скорость горения резко возрастает. Такой вид горения присущ взрывам.
35. Нестационарная теплопроводность. Область практического применения.
Теплопроводность – передача тепла от одних частей тела к другим без заметного перемещения частиц. Сущность процесса состоит в том, что кинетическая энергия мельчайших частиц, составляющих тело, передается от более нагретых частиц к менее нагретым.
Процессы теплопроводности, когда поле температуры внутри тела изменяется не только в пространстве, но и во времени, называют нестационарными.
Если какое-нибудь тело поместить в среду с более высокой температурой, чем температура тела, то в процессе теплообмена между средой и телом последнее будет нагреваться, причем сначала прогреваются поверхностные слои, а затем теплота распространяется к центру тела.
Рисунок 1 - Характер изменения температуры (t) и количества переданной теплоты (Q) во времени при нагревании тела
На рисунке 1(а) приведены зависимости температуры поверхности tп и центра tц тела от времени.
Хотя вид кривой t = t(τ) зависит от формы, размеров и физических свойств тела и среды, общим будет то, что температура центра тела при нагревании всегда меньше температуры поверхности. По истечении значительного промежутка времени температура всех частей тела выравнивается и становится равной температуре среды (это справедливо для случая, когда объём среды значительно больше объёма тела и её температура во времени практически не меняется). Количество теплоты, получаемое телом в единицу времени в процессе нагревания, также изменяется во времени (рисунок 1(б)). Площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, определяет полное количество теплоты, переданной телу за время τ, в результате чего повышается его внутренняя энергия.
При охлаждении тела наблюдаются аналогичные зависимости.
При нестационарном режиме перераспределение теплоты сопровождается изменением температуры отдельных элементов тела. Изменение температурного поля твердого тела при нестационарной теплопроводности описывается дифференциальным уравнением теплопроводности.
Нестационарная теплопроводность имеет место при нагревании (охлаждении) различных заготовок и изделий, нагреве металла, производстве стекла, обжиге кирпича, пуске и останове различных теплообменных устройств, энергетических агрегатов и т. д.
Задача 46.
Произвести полный расчет горения природного газа. Воздух, подаваемый на горение предварительно подогревается в теплообменнике до температуры tв = 300ºС. Коэффициент избытка воздуха n =1.05
Состав топлива, %
| Газ | CH4 | C2H6 | С3H8 | C4H10 | C5H12 | N2 | CO2 | W г/м3 |
| Природный | 98,3 | 0,33 | 0,12 | 0,15 | - | 1.0 | 0,1 | 15 |
-
Определение влажного состава топлива
CH4вл=98.3·100/ (100+0,124·15) =96.51 %
C2H6вл=0.33·100/ (100+0,124·15) =0.32 %
С3H8=0,12 ·100/ (100+0,124·15)=0.12%
C4H10 =0.15·100/ (100+0,124·15)=0.15%
CO2вл=0.1·100/(100+0,124·15) =0.1 %
N2вл=1·100/ (100+0,124·15) =0.97 %
H2O=0.124·W·100/(100+0,124·W)= 0.124·15·100/(100+0,124·15) =1.83 %
Σ=100%
-
Определение теплоты сгорания
Qрн=127.7·CO+108·H2+358·CH4+590·C2H4+636·C2H6+913·C3H8+118·C4H10+1465·C5H12+234·H2S+555·C2H2;кДж/м3
Qрн=358·96.51+636·0.32+913·0.12+118·0.15=34881.36 кДж/м3
-
Определение количества воздуха необходимого для горения топлива, количества и состава продуктов горения
| Топливо | Реакции горения | Воздух | Продукты горения | |||||||
| Сост | м3 | O2 | N2 | Всего | CO2 | H2O | N2 | O2 | Всего | |
| CO2 CH4 N2 C2H6 С3Н8 C4H10 H2O | 0.1 96.51 0.97 0.32 0.12 0.15 1.83 | CH4+2O2=CO2+2H2O C2H6+3.5O2=2CO2+3H2O C3H8+5O2=3CO2+4H2O C4H10+6.5O2=4CO2+5Н2О | - 193.02 - 1.12 0.6 0.98 - | 3,35·O2 | O2+ N2 | 0.1 96.51 - 0.64 0.36 0.6 - | - 193.02 - 0.96 0.48 0.75 1.83 | N2(Т)+ N2(В) | | |
| n=1 | 100 | | 195.72 | 655.66 | 851.38 | 98.21 | 197.04 | 656.63 | - | 951.88 |
| n=1,05 | 100 | | 205.51 | 688.46 | 893.97 | 98.21 | 197.04 | 689.43 | 9.79 | 994.47 |
| % | | | 23 | 77 | 100 | 9.9 | 19.8 | 69.3 | 1 | 100 |