Контрольная работа по Физике на тему: "Термодинамика и теплопередача"

Задача 1

Газ массой m = 1 кг имеет начальные параметры - давление p₁ и температуру t₁. После политропного изменения состояния газа объём его стал v₂ давление p₂. Определить начальный объем v₁, конечную температуру t₂ газа, показатель политропы n, теплоёмкость процесса С, работу расширения газа l, изменение внутренней энергии ∆u и изменение энтропии ∆s. Определить эти же величины, если изменение состояния газа происходит по изотерме до того же значения конечного объёма v₂. Сделать и записать выводы по полученным расчётным данным. Показать процессы в p-v и T-s - диаграммах.

Контрольный вопрос. Каковы общая формулировка и математическое определение первого закона термодинамики? Дайте определение и объясните физическую сущность величин, входящих в уравнение первого закона термодинамики.

Дано (вариант 2): газ – воздух; p₁ = 1 кг/см²; t₁ = 0 ^оС; p₂ = 8 кг/см²;      v₂ = 0,14 м³/кг.
 

Контрольный вопрос

Каковы общая формулировка и математическое определение первого закона термодинамики? Дайте определение и объясните физическую сущность величин, входящих в уравнение первого закона термодинамики.
 

Задача 2

Определить параметры рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя с изохорно - изобарным подводом теплоты (смешанный цикл), если известны давление р₁, и температура t₁ рабочего тела в начале сжатия. Степень сжатия e, степень предварительного расширения r, степень повышения давления заданы l.

Определить работу, полученную от цикла, подведенную и отведенную теплоту, термический КПД цикла и изменение энтропии отдельных процессов цикла. За рабочее тело принять воздух, считая теплоемкость его в расчетном интервале температур постоянной. Построить на «миллиметровке» в масштабе этот цикл в координатах p-v и Т-s. Дать к полученным графикам пояснения.

Контрольный вопрос. Приведите основные формулировки второго закона термодинамики.

Дано (вариант 2): p₁ = 0,9 кг/см²; t₁ = 45 ^оС; e = 13; r = 2,2; l = 1.
 

Задача 3

Показать сравнительным расчетом целесообразность применения пара высоких начальных параметров и низкого конечного давления на примере паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, определив располагаемый теплоперепад, термический КПД цикла и удельный расход пара для различных значений начальных и конечных параметров пара. Указать конечное значение степени сухости. 

Изобразить схему простейшей паросиловой установки и дать краткое описание ее работы. Представить цикл Ренкина в диаграммах p-v и T-s. Задачу решать с помощью h-s- диаграммы.

Представить графическое решение задачи в h-s-диаграммах.

Дано:

Задача 4

Определить потери теплоты за 1 час с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если известно наружный диаметр d трубы, температура стенки трубы t_ст и температура воздуха t_в в помещении.

Контрольный вопрос. Какими основными безразмерными числами (критериями) подобия определяется конвективная теплоотдача и каков физический смысл этих чисел подобия?

Дано: d =  21,3 мм; t_c =  150 °C; t_в = 20 °C.
 

Задача 5

Плоская стальная стенка толщиной d_с омывается с одной стороны горячим газом с температурой t₁, с другой стороны водой с температурой t₂. Определить коэффициент теплопередачи К от газов к воде, удельный тепловой поток q и температуру обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке a₁ и от стенки к воде a₂; коэффициент теплопроводности стали l_с = 58 Вт/(м×К). Определить указанные выше величины, если стенка со стороны воды покроется слоем накипи толщиной d_н; коэффициент теплопроводности накипи                                      l_н = 1 Вт/(м×К). Для указанных вариантов построить эпюры температур от t₁ до t₂. Объяснить в чём заключается вред отложения накипи на стальных поверхностях нагрева.

Контрольный вопрос. В чём различие между коэффициентами теплоотдачи теплопередачи, и какова связь между ними?

Дано: d_с = 2 мм; d_н = 5 мм; a₁ = 174 Вт/(м²×К); a₂ = 3489 Вт/(м²×К);                           t₁ = 1100°C; t₂ = 200 °C.