Задачи по теплофизике

Вариант 14
Задача 1.2.
Для тушения пожара в сушильной печи предусмотрена установка парового пожаротушения с ручным пуском. При возникновении пожара в распределительный (перфорированный) трубопровод установки подается водяной пар из технологического паропровода, абсолютное давление пара в котором р1 и степень сухости х.
Определить скорость истечения пара w из отверстий перфорированного паропровода и необходимое количество отверстий диаметром d в паропроводе при подаче в сушильную печь пара в количестве G. Коэффициент скорости при истечении пара через отверстие φ = 0,9. Барометрическое давление рс = 0,1 МПа.
Решить задачу аналитически (принимая пар за идеальный газ) и графо-аналитически, используя is-диаграмму водяного пара.
Задача 2.2.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий по циклу Тринклера со смешанным подводом теплоты (см. рис.1), имеет следующие характеристики цикла:
- степень сжатия: ε =  
- степень повышения давления: λ =  
- степень предварительного расширения: ρ =  
Принимая в качестве рабочего тела 1 кг газовой смеси заданного массового состава с начальными параметрами p1 = 0,1 МПа и T1 = 293 К, определить параметры состояния (р, v, T) в характерных точках цикла, а также для каждого процесса, входящего в цикл:
- количество подводимой и отводимой теплоты q;
- изменение внутренней энергии Δu;
- изменение энтальпии Δi;
- изменение энтропии Δs;
- совершаемую или затрачиваемую работу l;
- работу цикла lц и термический КПД ηt.
Результаты расчетов свести в табл. 3 и 4.
Построить цикл в pv- и Тs-координатах в масштабе.

Задача 4.
Стальной трубопровод диаметром d1/d2 (здесь d1 – внутренний диаметр, d2 – наружный диаметр труб), по которому течет масло, покрыт слоем теплоизоляции толщиной δ= 50 мм. Коэффициент теплопроводности материала трубопровода λ1 и коэффициент теплопроводности теплоизоляции λ2 найти из справочных таблиц (Приложение, табл.XI).
Средняя температура масла на рассматриваемом участке трубопровода tж1. Температура окружающего воздуха tв. Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке α1 =100 Вт/(м2⋅К) и от поверхности трубопровода к воздуху α2 = 8 Вт/(м2⋅К).
Определить:
- потери тепла с одного погонного метра длины оголенного трубопровода и трубопровода, покрытого теплоизоляцией;
- температуру на поверхности соприкосновения трубы и слоя теплоизоляции;
- температуру на внешней поверхности теплоизоляции;
- критическую толщину слоя теплоизоляции.


Задача 5.2.
Длинный металлический вал диаметром d, который имел температуру t0 = 20 ºС, был помещен в печь с температурой tж = 820 ºС.
Определить температуры на оси, на поверхности вала и на расстоянии r = b•r0 от оси вала через τ мин после начала нагревания. Коэффициент теплоотдачи на поверхности вала α = 140 Вт/(м2⋅К). Диаметр вала, материал и коэффициент b приведены в табл. 6.