Тема №7809 Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 3)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 3) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 3), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

224 Найти температуру насыщенного пара при давлении
85,4 aт.
Ответ: t"=298,34°С.
225 Температура насыщенного пара при некотором давлении
равна 305,5°С. Каково давление этого пара?
Ответ: Р=92,9 бар. 
154
226 По данным испытаний турбины разрежение в ее конденсаторе составляет 94% при барометрическом давлении 730 мм рт. ст. и
0°С. Каково абсолютное давление в конденсаторе?
Ответ: Р=0,0587 бар.
227 Абсолютное давление в конденсаторе паровой турбины
0,04 aт. Каково при этом значение вакуума в процентах, если барометрическое давление 720 мм рт. ст. при температуре 25°С?
Ответ: вакуум 96%.
228 Как велика ошибка при определении удельного объема
влажного пара с давлением 20 ат и влажностью 20% по приближенной
формуле (145)?
Ответ: ошибка 0,288%.
229 Какова будет ошибка при определении удельного объема
пара предыдущей задачи, если влажность пара увеличится до 60%.
Ответ: ошибка 1,705%.
230 Пользуясь паровыми таблицами, найти удельный объем,
энтальпию, внутреннюю энергию и энтропию влажного пара при давлении 5 ат и влажности 15%.
Ответ: vx = 0,324 м
3
/кг; hx=2430 кДж/кг;
ux=2270 кДж/кг; sx=6,1 кДж/(кг·К).
231 В сосуде шарообразной формы находится в верхней половине сухой насыщенный пар, в нижней - вода в состоянии насыщения.
Во сколько раз вес воды больше веса пара, если внутренний диаметр
сосуда 1 м и давление внутри него 20 ат?
Ответ: в 86,5 раз.
232 Пар в некотором состоянии имеет давление 30 ат и плотность 14,71 кг/м
3
. Определить состояние пара и его удельный объем,
энтальпию и энтропию. 
155
Ответ: пар сухой; v"=0,06798 м
3
/кг;
h"=2800 кДж/кг; s’’=6,2 кДж/(кг·К).
233 Пар в некотором состоянии при температуре 245°С имеет
энтальпию 630 ккал/кг. Определить состояние пара, его плотность и
внутреннюю энергию.
Ответ: пар влажный; ρx =20,2 кг/м
3
;
ux=2460 кДж/кг.
234 Пар при давлении 66 ат имеет удельный объем
0,04675 м
3
/кг. Найти температуру, энтальпию и энтропию пара.
Ответ: пар влажный; h=3260 кДж/кг;
s=6,64 кДж/(кг·К).
235 Стальной цилиндрический резервуар диаметром 600 мм и
длиной 2500 мм заполнен сухим насыщенным паром с Р1=20 ат. К резервуару подводится некоторое количество тепла, в результате чего
давление пара увеличивается до Р2=35 ат. Определить конечную температуру пара и количество подведенного тепла.
Ответ: t2 = 503,3°С; Q=3565 кДж.
236 Найти тепло, идущее на перегрев сухого насыщенного пара давлением 80 бар до 500°С, с помощью паровых таблиц, а также
используя данные о теплоемкостях пара. На сколько процентов энтальпия перегретого пара больше энтальпии сухого пара?
Ответ: q= 614 кДж/кг; на 23,3%.
237 Определить тепло, идущее на перегрев пара в пароперегревателе котла, если до поступления в него пар имеет давление
60 бар и влажность 0,5%, а конечная температура пара 500°С. Найти
также работу пара, связанную с увеличением его объема в процессе
перегревания, протекающем при Р=const.
Ответ: q=647,5 кДж/кг; l=146000 кДж/кг. 
156
238 Определить часовое количество тепла, затрачиваемого на
перегрев пара до 480°С в котлоагрегате, если давление пара 45 бар, а
производительность агрегата 60 т/ч. На сколько процентов пойдет
больше тепла на перегрев того же количества пара, если благодаря
несовершенной системе сепарации в перегреватель будет поступать
пар с 2%-ной влажностью?
Ответ: Q=35,85·106
кДж/ч; перерасход тепла на 5,63%.
239 В промежуточный перегреватель поступает сухой насыщенный пар из турбины с Р1=12 бар в количестве 60 т/ч и перегревается до 400°С. Определить часовое количество тепла, затрачиваемое
на перегрев пара.
Ответ: Q=28,7·106
кДж/ч.
240 На сколько градусов снизится перегрев пара, если при одном и том же подводе тепла 21·106
кДж/ч и производительности перегревателя 30 т/ч в него будет вместо сухого насыщенного пара поступать влажный пар с 1,5%-ной влажностью? Давление пара Р=60 бар.
Ответ: на 10,7°С.
241 В цилиндре, закрытом поршнем, находится перегретый
пар с начальным давлением Р1=23 бар и температурой 300°С, причем
поршень отстоит от дна цилиндра на 1000 мм. Под действием груза,
лежащего на поршне, пар сжимается и поршень проходит путь, равный 400 мм. Определить работу, затраченную на сжатие, и количество
отведенного тепла.
Ответ: L = 64000 кДж; Q=4365 кДж.
242 Начальное давление пара 12 бар, влажность 20%. Пар в
результате подогрева превращается в перегретый с температурой
250°С первый раз при v = const, а второй раз при Р=const. Какая теплота больше и во сколько раз? Каков должен быть по величине и зна157
ку теплообмен с внешней средой, чтобы из конечного состояния, полученного в процессе v=const, достигнуть конечное состояние в процессе Р=const при условии t=const.
Ответ: при Р=const больше в 1,18 раз, теплообмен положительный, q=104,6 кДж/кг.
243 Сухой насыщенный пар с Р1=40 бар расширяется при
t=const до Р2= 10 бар. Какова совершенная паром работа?
Ответ: l=338 кДж/кг.
244 1 кг влажного пара с давлением 30 бар и 10%-ной влажностью расширяется при неизменной температуре до Р2=2 бар. Определить работу процесса.
Ответ: l=777 кДж/кг.
245 Каково значение удельного объема в конце изотермического процесса расширения сухого насыщенного пара с Р1=25 бар, если за время процесса к пару подводится 629 кДж/кг тепла? Как велика
ошибка в определении конечного удельного объема, если пар принять
за идеальный газ?
Ответ: v2=0,96275 м
3
/кг; ошибка 49,8%.
246 В начальном состоянии перегретый пар имеет давление
60 бар и температуру 400°С. Какова будет влажность этого пара в
конце обратимого адиабатного расширения, если конечное давление 3 бар?
Ответ: влажность (1-х)=8,3%.
247 Влажный пар с Р1=5 бар и 10%-ной влажностью сжимается
по адиабате до Р2=50 бар. Каковы состояние и основные параметры
пара в конце сжатия?
Ответ: пар перегрет; t2= 322,6°С;
s2=6,35 кДж/(кг·К); v2=0,04954 м
3
/кг. 
158
248 Влажный пар с Р1=5 бар и 80%-ной влажностью сжимается
адиабатно в идеальном паровом компрессоре до Р1=250 бар. Каковы
состояние пара на выходе из компрессора и работа, затрачиваемая на
сжатие 1 кг пара?
Ответ: в конце сжатия – некипящая вода с
t2=261,54°С; l=82150 кДж/кг.
249 Идет обратимый адиабатный процесс в области перегретого пара от начального давления Р1=20 бар при t1=500°С до конечного давления Р2 абс=3 бар. Найти показатель адиабаты указанного процесса, считая его неизменным по всей длине процесса.
Ответ: k=1,29.
250 Процесс происходит при неизменной 20%-ной влажности от
начального давления 1 бар до конечного 20 бар. Найти по величине и
знаку тепло, изменение внутренней энергии и работу процесса.
Ответ: q = - 250,1 кДж/кг; ∆u = 173,5 кДж/кг;
l = - 424000 кДж/кг.
251 Влажный пар с Р1=30 бар и х1=0,85 дросселируется до
5 бар, после чего направляется на производство. Найти состояние,
удельный объем, степень сухости и температуру пара после дросселирования.
Ответ: пар влажный; v2=0,344 м
3
/кг; x2=0,9;
t=151,11°C.
252 Влажный пар с Р1=50 бар и x=0,98 дросселируется до давления 1 бар. Найти состояние пара после дросселирования и интегральный дроссель-эффект по величине и знаку.
Ответ: пар перегрет; интегральный дроссель-эффект положителен, ∆t = - 118,1°С. 
159
253 Перегретый пар с Р1=100 бар и t1=350°С дросселируется
до Р2=10 бар. Найти конечную температуру и изменение внутренней
энергии и энтропии пара в результате дросселирования.
Ответ: t2=242,7°C; ∆u= - 3.36 кДж/кг;
∆s=0,942 кДж/(кг·К).
254 Влажный пар с Р1=30 бар и 5%-ной влажностью дросселируется до Р2=1 бар. Определить состояние пара после дросселирования, интегральный и средний дифференциальный дроссель-эффекты
по величине и знаку и увеличение энтропии пара.
Ответ: пар перегрет; интегральный дроссельэффект положительный: ∆t= - 114,86°C;
ε=3,95 >0; ∆s=1,71 кДж/(кг·К).
255 Идеальный одноступенчатый компрессор сжимает перегретый пар с Р1=2 бар, t1=150°С до Р2=30 бар. Определить работу, затраченную на компрессор, если сжатие производится по адиабате и
сжимается 5 кг пара.
Ответ: L = 362000 кДж.
256 Барабан котла имеет внутренний диаметр 1500 мм и длину
10 м. Какова аккумулирующая способность котла, если при неизменном давлении и прекращении питания уровень воды в нем может быть
понижен на 200 мм (100 мм вверх и 100 мм вниз от центра барабана)?
Давление в котле 60 бар, температура питательной воды 150°С. Каково увеличение часовой производительности котла, если указанное понижение уровня происходит в течение 1 мин?
Ответ: ∆G=36300 кг/ч.
257 Для влажного пара с давлением 20 бар и 20%-ной влажностью найти удельный объем, температуру, энтропию, энтальпию и
внутреннюю энергию. 
160
Ответ: v=0,081 м
3
/кг; t=213°С; h=2420 кДж/кг;
s=5,575 кДж/(кг·К); u=2265 кДж/кг.
258 Сравнить значения энтропии и энтальпии сухого насыщенного пара давлением Р=50 бар по hs-диаграмме и по паровым таблицам.
Ответ: по диаграмме - h”=2800 кДж/кг; s’’=5,97 кДж/(кг·К);
по таблицам - h”=2795 кДж/кг; s’’=5,980 кДж/(кг·К).
259 Для перегретого пара давлением 50 бар и температурой
перегрева 400°С найти удельный объем, внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию пара.
Ответ: v=0,059 м
3
/кг; u=2905 кДж/кг;
h=3190 кДж/кг; s=6,65 кДж/(кг·К).
260 Пар имеет энтропию 7,25 кДж/(кг·К). Найти внутреннюю
энергию пара, если его давление 10 бар. Каково состояние пара?
Ответ: u=2855 кДж/кг; пар перегрет.
261 При давлении 50 бар энтальпия пара равна 3150 кДж/кг.
Определить температуру, энтропию и внутреннюю энергию пара.
Ответ: t=380°С; s=6,556 кДж/(кг·К);
u=2865 кДж/кг.
262 1 кг влажного пара с начальным давлением 10 бар и
80%-ным паросодержанием подсушивается до сухого насыщенного
состояния при неизменном давлении и неизменном объеме. В каком
из процессов затрачивается больше тепла на подсушку? Каково давление в конце процесса подсушки при неизменном объеме?
Ответ: qp=402 кДж/кг; qv=372,5 кДж/кг;
Р2=12,4 бар.
263 Найти затраченное тепло, работу и изменение внутренней
энергии в процессе Р=30 бар=const, если в начале процесса пар имел 
161
влажность 13%, а в конце стал перегретым и его температура повысилась до 400°С. Какой процент тепла был затрачен на первоначальном
участке процесса, в конце которого пар превратился в сухой насыщенный?
Ответ: q=660 кДж/кг; l=117,6 кДж/кг; ∆u=541,5 кДж/кг;
для превращения паpa в сухой насыщенный было
затрачено 35,5% тепла.
264 Сколько надо затратить тепла, чтобы сухой насыщенный
пар, занимающий объем 0,05 м
3
/кг, нагреть при постоянном объеме до
650°С. Во сколько раз при этом возрастет давление пара?
Ответ: q=753 кДж/кг; в 2,07 раза.
265 Перегретый пар с начальным давлением 1 бар и температурой 250°С сжимается по изотерме и в конце процесса становится
влажным с 15% влаги. Найти отводимое тепло, изменение внутренней
энергии и работу, затрачиваемую на сжатие.
Ответ: q= - 1282 кДж/кг; ∆u= - 356 кДж/кг;
l = - 926 кДж/кг.
266 Влажный пар с давлением 20 бар и 20%-ной влажностью
расширяется при неизменной температуре до сухого насыщенного состояния. Найти теплообмен с окружающей средой и изменение внутренней энергии по величине и знаку.
Ответ: q=383 кДж/кг; ∆u=342 кДж/кг.
267 Какова работа процесса, если происходит процесс адиабатного сжатия сухого насыщенного пара давлением 3 бар до конечного давления 50 бар? Определить конечную температуру пара.
Ответ: t2=505°C; l= - 559 кДж/кг.
268 Процесс протекает по верхней пограничной кривой от
Р1=20 бар до Р2=1,5 бар. Определить значение средней теплоемкости
162
процесса по величине и знаку? Изменится ли знак теплоемкости, если
процесс будет протекать в противоположном направлении?
Ответ: Ср= - 3,73 кДж/(кг·К); от перемены направления знак не меняется.
269 Перегретый пар с Р1=20 бар и t1=400°С сначала расширяется по адиабате до сухого насыщенного состояния, а затем охлаждается до температуры 115°С при неизменном объеме. Определить для
этого процесса теплообмен с внешней средой, работу процесса.
Ответ: q= - 267 кДж/кг; l=418,6 кДж/кг.
270 При изотермном сжатии 1 кг перегретого пара, имеющего в
начале Р1=3 бар и t1=300°С, отводится 419 кДж тепла. Каково давление в конце сжатия и на сколько уменьшилась внутренняя энергия пара? Найти также затраченную работу на сжатие пара.
Ответ: Р2= 13,5 бар; ∆u= - 25,05 кДж/кг;
l = - 396 кДж/кг.
271 Адиабатное расширение сухого (насыщенного) пара происходит от 10 до 0,5 бар Найти средний показатель кривой процесса.
Oтвет: k=1,135.
272 Влажный пар с давлением 30 бар и 15%-ной влажностью
дросселируется до Р2=3 бар. Найти удельный объем пара после дросселирования и интегральный дроссель-эффект по величине и знаку.
Ответ: v=0,56 м
3
/кг; ∆t=102°С.
273 Котельная производит пар давлением 15 бар. Каков должен быть перегрев пара, если цех предприятия должен получить пар
давлением Р2 = 2 бар и температурой 200°С. Снижение давления с 15
до 2 бар происходит в редукционном клапане.
Ответ: t=227°С. 
163
274 Построить график изменения термического КПД теоретического паросилового цикла (цикла Ренкина) для начальных давлений
пара Р=20, 40, 60, 80 и 100 бар и начальной температуры пара 400°С,
если вакуум в конденсаторе во всех случаях равен 96% при барометрическом давлении 735,6 мм рт. ст. Найти влажность пара в конце
расширения для всех указанных начальных давлений.
Ответ: Рi = 100; 80; 60; 40; 20 бар;
ηt I = 0,41; 0,407; 0,395; 0,381; 0,352;
(1-x)i = 29; 26,2; 24; 21,3; 16,8%.
275 Как сказывается на экономичности теоретической паросиловой установки повышение температуры перегрева до 300, 400, 500
и 600°С при неизменном начальном давлении 30 бар и вакууме в конденсаторе 95% при барометрическом давлении 760 мм рт. ст.
Ответ: η t I = 0,347; 0,362; 0,374; 0,392.
276 Сравнить удельные расходы пара двух турбин одинаковых
начальных параметров: P1=130 бар, t1=565°С при одинаковых давлениях в конденсаторе Р2=0,035 бар, если одна из них имеет промежуточный перегрев при Рп=30 бар до начальной температуры, считая
процессы расширения адиабатными.
Ответ: G1=2,36 кг/(кВт·ч); G2=1,955 кг/(кВт·ч).
277 Параметры острого пара турбин Р1=29 бар, t1=230°С (сухой
насыщенный пар). Определить изменение термического КПД, если
давление в конденсаторе изменилось от 0,04 до 0,06 бар. Паротурбинная установка работает по циклу Ренкина.
Ответ: ηt=34,8 и 33,7%. 

278 Относительная влажность воздуха, определенная по психрометру, составляет 40%, температура воздуха t=25˚С, барометри174
ческое давление 750 мм рт. ст. Определить влагосодержание воздуха
и температуру точки росы.
Ответ: d = 0,00797 кг/кг; tp = 10,5˚C.
279 Установка для кондиционирования воздуха имеет камеру
смешения. В эту камеру поступает воздух из цеха завода в количестве
Vц=6000м
3
/ч с температурой tц = 20˚C и относительной влажностью
φц=40% и свежий наружный воздух в количестве Vс=14000м
3
/ч с температурой tс = 5˚C и относительной влажностью φс=70%. Полагая процесс смешения воздуха в камере адиабатным, определить: 1) влагосодержание d, 2) энтальпию h, 3) температуру t и 4) относительную
влажность φ воздуха на выходе камеры смешения. Барометрическое
давление равно 750 мм. рт. ст.
Ответ: d=0,0044 кг/кг; h =20,4 кДж/кг;
t=9,32˚C; φ=60%.
280 Состояние атмосферного воздуха определяется следующими параметрами: барометрическое давление 750 мм рт. ст., температура 15°C, парциальное давление водяного пара по психрометру
9,5 мм рт. ст. Определить: относительную влажность, абсолютную
влажность, плотность сухого воздуха, плотность пара, плотность смеси пара и воздуха, точку росы, газовую постоянную влажного воздуха,
влагосодержание воздуха, энтальпию воздуха.
Ответ: φ=0,746; ρ п=9,9 г/м
3
; ρВ=1,2 кг/м
3
; ρ п = 9,9 кг/м
3
;
ρ =1,2099 кг/м
3
; tр=10,5°С; R=289,4 Дж/(кг·К);
d = 0,00798 кг/кг; h=35,1 кДж/кг.
281 Температура влажного воздуха t = 25°С, а температура
точки росы tр = 20°С. Определить относительную влажность воздуха,
энтальпию, абсолютную влажность воздуха, влагосодержание, парци175
альное давление водяного пара. При решении задачи использовать
hd-диаграмму.
Ответ: φ = 75%; h = 62,8 кДж/кг;
ρ П = 17,25 г/м
3
; d=l5 г/кг; Рп = 18 мм рт. ст.
282 Показания сухого и мокрого термометров: tС=65°С и
tМ=50°С. Определить состояние этого воздуха и его параметры. При
решении использовать hd-диаграмму.
Ответ: φ = 53%; d = 8l г/кг; h = 277 кДж/кг;
Рп = 85 мм рт. ст.; tр = 47,5о С.
283 Воздух при начальной температуре t1 = 25°С и относительной влажности φ1 =80% подвергается охлаждению до температуры t2 = 10°С. Определить количество тепла, которое надо отвести от
воздуха на 1 кг выпавшей влаги. При решении использовать hdдиаграмму.
Ответ: q = 4550 кДж/кг.
284 Состояние влажного воздуха задано следующими параметрами: температура 25°С и степень насыщения ψ= 0,7. При постоянном давлении 755 мм рт. ст. воздух подвергается охлаждению до
конечной температуры t2 = 10°С. Определить, сколько влаги выделится при охлаждении воздуха и сколько тепла необходимо отвести от 1
кг воздуха?
Ответ: 6,5 г/кг; q = - 31,4 кДж/кг.
285 Определить количество силикагеля, служащего для поглощения паров воды из воздуха, которое необходимо загрузить в
камеру сгорания, если объем камеры сгорания 3 м
3
. Консервация двигателя производилась при 60%-ной влажности и температуре окружающего воздуха 30°С. 
176
Согласно техническим условиям двигатель должен храниться
при 50%-ной влажности и температуре от - 20 до + 40° С. Поглощательная способность силикагеля 0,2 кг воды на 1 кг силикагеля.
Ответ: m = 0,263 кг.
286 Газовый двигатель всасывает 500 м
3
/ч воздуха при температуре 25оС. Относительная влажность воздуха 0,4. Какое количество
водяного пара всасывается двигателем в час?
Ответ: G = 4,6 кг/ч.
287 Наружный воздух, имеющий температуру 20оС и влагосодержание 6 г/кг, подогревается до температуры 45оС. Определить относительную влажность наружного и подогретого воздуха. Барометрическое давление принять равным 1 бар.
Ответ: φ1= 40%; φ2=9,8%.
288 Психрометр, установленный в сушильной камере, показывает температуру: tc=30оС и tм=20оС. Скорость движения воздуха
0,5 м/с. Определить состояние воздуха, если Рбар=745 мм рт. ст.
Ответ: φ=40%; d=11,5 г/кг. 

289 Определить количество тепла, теряемое трубой за час, если внутри трубы протекает газ, а снаружи труба омывается воздухом.
Средняя температура газа 800°С, воздуха - 15°С. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке трубы 35 Вт/(м
2
·К), от стенки к воздуху - 
190
5,8 Вт/(м
2
·К). Каковы температуры внутренней и наружной поверхности трубы, а также слоя, расположенного в 40 мм от оси трубы? Влиянием торцов трубы пренебречь. Труба стальная с коэффициентом теплопроводности 46,5 Вт/(м·К).
Ответ: Q =2860 Вт;
температуры: 591°С, 590°С, 585°С.
290 Определить часовую потерю тепла паропроводом длиной
50 м. Паропровод покрыт слоем изоляции толщиной 80 мм. По паропроводу протекает насыщенный пар, давление которого 30 ат. Внутренний диаметр паропровода 100 мм, наружный 108 мм. Температура
окружающего воздуха 35°С. Коэффициент теплоотдачи от пара к
стенке 465 Вт/(м
2
·К), от слоя изоляции к воздуху - 5,8 Вт/(м
2
·К). Коэффициент теплопроводности стали 52 Вт/(м·К), изоляции-0,058 Вт/(м·К).
Определить также температуру наружного слоя изоляции. Лучеиспусканием трубопровода пренебречь.
Ответ: Q = 3680 Вт; t = 50°С.
291 Стальная труба диаметром 100/110 мм покрыта слоем асфальтовой изоляции. Найти критическую толщину слоя асфальта и
соответствующую максимальную отдачу тепла с 3 погонных метров
трубы, если по трубе протекает вода, температура 80оС, коэффициент
теплоотдачи 2093 Вт/(м
2
·К), снаружи труба омывается воздухом, температура 15оС, коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к
воздуху 10,5 Вт/(м
2
·К). Коэффициент теплопроводности стали
46,5 Вт/(м·К), асфальта - 0,66 Вт/(м·К).
Ответ: dкр=0,1265 м; qmax=710 Вт.
292 Гладкая стальная труба воздухоподогревателя с внутренней стороны омывается дымовыми газами со средней температурой
191
320°С, а снаружи - воздухом, причем он нагревается от 25 до 250°С.
Коэффициент теплопроводности стали 58 Вт/(м·К).
Определить: коэффициент теплопередачи, отнесенный к одному погонному и одному квадратному метру наружной поверхности
трубы, и количество тепла, передаваемое трубой за 1 ч, если: наружный диаметр трубы 51 мм; внутренний диаметр трубы 48 мм; длина
трубы 4 м; налет сажи внутри трубы δ = 1 мм, коэффициент теплопроводности стали 0,23 Вт/(м·К).
Ответ: kт=0,232 Вт/(м·К); k=9,15 Вт/(м
2
·К); Q=1069 Вт.
293 Как велики будут ошибки в определении теплового потока,
передаваемого трубой, и температуры наружного слоя трубы в задаче
292, если расчет проводить по формулам для плоской стенки, определяя ее поверхность по среднему диаметру?
Ответ: ошибки при определении: температуры - 1,93%, тепла - 1,74%.
294 Определить удельный тепловой поток, проходящий через
стенку рабочей лопатки газовой турбины, если средние температуры
поверхностей лопатки соответственно равны 650 и 630оС, толщина
стенки лопатки 2,5 мм, коэффициент теплопроводности 23,85 Вт/(м·К).
Ответ: q=19070 Вт/м
2
.
295 Определить тепловые потери на 1 м трубопровода, а также
температуру внутренней и внешней поверхностей при условии, что
трубопровод, рассматриваемый в примере 84, покрыт слоем изоляции
толщиной 70 мм с коэффициентом теплопроводности 0,116 Вт/(м·К), а
коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции окружающей среде
9,3 Вт/(м
2
·К).
Ответ: ql=162,5 Вт/м; 
192
t’ст=94,3оС; t’’ст= - 0,9 оС.
296 В трубчатом подогревателе требуется нагреть за 1 ч
1000 кг раствора с теплоемкостью 3,3 кДж/(кг·К). Нагрев ведется от 20
до 80° С конденсатом, поступающим в подогреватель, при температуре 120° С. Коэффициент теплопередачи равен 558 Вт/(м
2
·К). Сравнить
необходимые поверхности нагрева и найти часовой расход конденсата при устройстве подогревателя по прямоточной и противоточной
схемам, считая, что тепловые потери отсутствуют. Конечная разность
температур в подогревателе в обоих случаях должна быть 20° С.
Ответ: прямоточная схема: F = 2,01 м
2
, G = 2400 кг/ч;
противоточная схема: F = 3,46 м
2
, G=600 кг/ч.
297 Во сколько раз увеличится термическое сопротивление
стенки стального змеевика, свернутого из трубы диаметром 38 мм,
толщиной 2,5 мм, если покрыть ее слоем эмали? Считать стенку плоской. Коэффициент теплопроводности эмали 1,05 Вт/(м·К).
Ответ: в 10 раз.
298 Паропровод длиной 40 м, диаметром 51 мм, толщиной
2,5 мм покрыт слоем изоляции толщиной 30 мм. Температура наружной поверхности изоляции 45оС, внутренней – 175оС. Определить количество тепла, теряемое паропроводом в час. Коэффициент теплопроводности изоляции 0,116 Вт/(м·К).
Ответ: Q*
=48,6 кВт.
299 Горячий раствор с температурой 106оС используется для
подогрева холодного разбавленного раствора от 15 до 50оС. Концентрированный раствор охлаждается до 60оС. Определить температурный напор для: а)прямоточной и б) противоточной схем.
Ответ: а) t 50 5, C;
0
∆ СР = б) t 36 8, C .
0
∆ СР =
193
300 Стенка печи состоит из двух слоев: огнеупорный кирпич δ=500 мм, λ=1,16 Вт/(м·К) и строительный кирпич - δ=250 мм,
λ=0,58 Вт/(м·К). Температура внутри печи 1300оС, температура окружающего пространства 25оС. Коэффициент теплоотдачи от печных газов к стенке 34,8 Вт/(м
2
·К), коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху 16,2 Вт/(м
2
·К). Определить потери тепла с 1 м
2
поверхности стенки и температуру на грани между огнеупорным и строительным кирпичом.
Ответ: q=1340 Вт/м
2
; tсл=684оС.
301 Определить толщину тепловой изоляции, выполненной из:
1) альфоля и 2) шлаковой ваты. Удельные потери теплоты через изоляционный слой 523 Вт/м
2
, температуры его поверхностей 700 и 400С.
Коэффициент теплопроводности альфоля при толщине воздушных
слоев 10 мм
λ = ,0 0302 + ,0 000085 t
и коэффициент теплопроводности шлаковой ваты
λ = ,0 058 + ,0 000145 .t
Ответ: δ = 0,139 м.
302 Определить тепловой поток через стенки картера авиадвигателя, если толщина стенок 5,5 мм, поверхность 0,6 м
2
, температура на внутренней поверхности картера 750С, на наружной – 680С, а
средний коэффициент теплопроводности стенок 175 Вт/(м·К).
Ответ: Q* = 133300 Вт. 

303 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток
при движении воздуха в трубе диаметром 56 мм длиной 2 м со скоростью 5 м/с, если средняя температура воздуха 120оС, а средняя температура стенки трубы 100оС.
Ответ: α = 19,14 Вт/(м
2
·К); Q*= 135 Вт.
304 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток
при движении воды в трубе диаметром 8 мм длиной 360 мм, если
расход воды составляет 108 л/ч, средняя температура воды 50оС, а
средняя температура стенки трубы 30оС.
Ответ: α = 3660 Вт/(м
2
·К); Q*= 663 Вт.
305 Как изменится значение коэффициента теплоотдачи при
турбулентном и ламинарном течениях жидкости в трубе, если диаметр трубы увеличить соответственно в 2, 3 и 4 раза, сохраняя температуры и скорости движения постоянными? 
213
Ответ: при турбулентном режиме α уменьшится соответственно в 1,15; 1,25 и 1,32 раза; при ламинарном режиме – в 1,595; 2,08 и 2,56 раза.
306 Как изменится значение коэффициента теплоотдачи при
турбулентном и ламинарном течениях жидкости в трубе, если скорости движения увеличить соответственно в 2, 3 и 4 раза, сохраняя
диаметры и температуры постоянными?
Ответ: при турбулентном режиме α увеличится соответственно в 1,74; 2,41 и 3,03 раза; при ламинарном режиме – в 1,257; 1,437 и1,58 раза.
307 По щелевому каналу 3 х 90 мм длиной 3 м протекает вода
со скоростью 2 м/с. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток от стенки канала к воде, если средняя температура воды по
длине канала 50оС, а средняя температура стенки по длине канала
110оС.
Ответ: α = 14000 Вт/(м
2
·К); Q*= 4,68·105 Вт.
308 По индукционной катушке радиоэлектронного устройства,
выполненного в виде змеевика из трубки с внутренним диаметром
трубки 10 мм, протекает охлаждающая вода со скоростью 0,8 м/с. Определить температуру воды на выходе из трубки змеевика, если температуру воды на входе в змеевик 16оС, средняя температура стенки
змеевика 70оС, число витков 45, диаметр витков 250 мм. Потери теплоты в окружающую среду не учитывать.
Ответ: t = 81оС.
309 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток
от стенок канала атомного реактора, охлаждаемого водой, если диаметр канала 9 мм, его длина 1,6 м, средняя скорость воды 4 м/с, тем214
пература воды на входе в канал 155оС, на выходе - 265оС, а средняя
температура стенки трубы 270оС.
Ответ: α = 31100 Вт/(м
2
·К); Q*= 8450 Вт.
310 Плоская тонкая пластина длиной l = 2,5 м омывается потоком воздуха (вдоль длины) со скоростью 3 м/с при температуре 20оС.
Определить характер пограничного слоя и его толщину на расстоянии
от передней кромки пластины x=0,2 l; x=0,5l; x=l.
Ответ:
311 Плоская стенка длиной 1,5 м и шириной 1 м омывается
продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего
потока соответственно равны 4 м/с и 20оС; температура поверхности
пластины 50оС. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток, переданный пластиной воздуху.
Ответ: α = 6,47 Вт/(м
2
·К); Q*= 291 Вт.
312 Тонкая пластина длиной 2 м и шириной 0,5 м с обеих сторон омывается продольным потоком воды со скоростью 5 м/с, температура набегающего потока 10оС; средняя температура поверхности
пластины 50оС. Определить средний по длине коэффициент теплоотдачи и тепловой поток, переданный пластиной воде.
Ответ: α = 1840 Вт/(м
2
·R); Q*= 147200 Вт.
313 Как изменятся коэффициент теплоотдачи и тепловой поток
в условиях примера 91, если скорость воздуха увеличить в 3 и 5 раз?
Ответ: увеличится в 1,93 и 2,637 раз.
314 Железный электропровод диаметром 10 мм охлаждается
поперечным потоком воздуха, скорость и средняя температура которого соответственно равны 2 м/с и 15оС. Определить коэффициент
теплоотдачи поверхности провода воздуху и допустимую силу тока в
электропроводе при условии, что температура провода не должна
215
превышать 95оС. Удельное электрическое сопротивление провода
ρ= 0,098 Ом·мм2
/м.
Ответ: α = 42,7 Вт/(м
2
·К); I = 294 A.
315 Решить задачу 314 при условии, что скорость воздуха
уменьшится в 2 раза, а другие величины останутся без изменения.
Ответ: α = 28,15 Вт/(м
2
·К); I = 238,5 A.
316 Как изменятся коэффициент теплоотдачи и допустимая
сила тока в условиях задачи 314, если воздух омывает электропровод
под углом атаки 50о
, а все другие параметры останутся без изменения.
Ответ: α = 37,6 Вт/(м
2
·К); I = 276 A.
317 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток
на 1 м трубы, омываемой поперечным потоком воды, если наружный
диаметр трубы 20 мм, температура ее поверхности 60оС, температура
воды 20оС и ее скорость 0,8 м/с.
Ответ: α = 6500 Вт/(м
2
·К); q= 16350 Вт/м.
318 Определить средний коэффициент теплоотдачи и тепловой поток в воздухонагревателе, состоящем из 11 рядов с числом труб
83, расположенных в шахматном порядке. Поток воздуха омывает
этот пучок под углом атаки 70о
со скоростью в наиболее узком месте
8 м/с. Диаметр и длина труб соответственно равны 33 мм и 3 м; средняя температура поверхности труб 430оС, средняя температура воздуха 350оС.
Ответ: α = 75,6 Вт/(м
2
·К); Q*= 1,8·105 Вт.
319 Как изменится коэффициент теплоотдачи для условий
примера 92, если трубы в пучке расположены в шахматном порядке?
Ответ: α = 1005 Вт/(м
2
·К). 
216
320 Определить коэффициент теплоотдачи от горизонтальной
плиты шириной 1 м длиной 3 м, если теплоотдающая поверхность обращена вниз и температура ее 125оС, а температура воздуха вдали от
плиты 15оС.
Ответ: α = 4,92 Вт/(м
2
·К).
321 Определить коэффициент теплоотдачи для условий задачи 320, если теплоотдающая поверхность плиты обращена вверх.
Ответ: α = 9,15 Вт/(м
2
·К).
322 Витковый электронагреватель из нихромовой проволоки
диаметром 0,5 мм имеет температуру 500оС. Определить коэффициент теплоотдачи на поверхности проволоки и силу тока, проходящую
через электронагреватель, если температура окружающего воздуха
20оС, а удельное сопротивление проволоки ρ= 1,1 Ом·мм2
/м.
Ответ: α = 63,46 Вт/(м
2
·К); I = 2,92 A.
323 Определить коэффициенты теплоотдачи и удельные потери теплоты с двух горизонтально расположенных паропроводов диаметрами 200 и 100 мм, если температуры их стенок одинаковы и равны 310оС, а температура воздуха вдали от паропровода 26оС.
Ответ: α1 = 8,24 Вт/(м
2
·К); q1 = 2340 Вт/м
2
;
α2 = 9,18 Вт/(м
2
·К); q2 = 2610 Вт/м
2
.
324 Определить тепловые потери от стенки размером 1 х2 м,
установленной по большему размеру под углом 60о
к вертикали, если
температура теплоотдающей поверхности, обращенной вверх, 80оС, а
температура воздуха 10оС.
Ответ: αϕ = 7,67 Вт/(м
2
·К); Q* = 1075 Вт.
325 Как изменятся коэффициент теплоотдачи и тепловые потери, если для условий задачи 324 теплоотдающая поверхность об217
ращена вниз под тем же углом к вертикали, а все другие параметры
остаются без изменения?
Ответ: αϕ = 5,42 Вт/(м
2
·К); Q* = 758 Вт.
326 Определить эквивалентный коэффициент теплопроводности и тепловой поток на единицу длины цилиндрической воздушной
прослойки толщиной 20 мм, если температура горячей и холодной поверхностей соответственно равны 80 и 20оС, а средний диаметр прослойки 100 мм.
Ответ: λЭКВ = 9,64·10-2 Вт/(м·К); ql=90,7 Вт/м.
327 Определить, при какой толщине водяной прослойки в ограниченном пространстве влиянием конвекции можно пренебречь, т.е.
передача теплоты от горячей стенки к холодной будет обуславливаться только теплопроводностью жидкости. Температура горячей поверхности 14оС, температура холодной поверхности 6оС.
Ответ: δ = 0,15 мм.
328 Для условий задачи 327 определить толщину воздушной
прослойки.
Ответ: δ = 10,1 мм.
329 Для обогрева используют горизонтальную трубу, в которой
протекает горячая вода. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток, если диаметр трубы 0,1 м, длина 10 м, температура поверхности трубы 85оС, температура воздуха 20оС.
Ответ: α = 6,93 Вт/(м
2
·К); Q*=1414 Вт. 

330 Стальная заготовка с начальной температурой 27оС поставлена в муфельную печь, температура стенок которой 927оС. Определить, какой тепловой поток воспринимается заготовкой (в начальный период) за счет лучистой энергии, если отношение поверхностей заготовки и муфельной печи F1/F2=1/30, а степень черноты заготовки и стенок печи соответственно равны 0,7 и 0,85.
Ответ: q=81750 Вт/м
2

229
331 Каким будет тепловой поток излучением и какова погрешность расчета, если в условии задачи 325 принять отношение поверхностей заготовки и муфельной печи F1/F2=0?
Ответ: q=82600 Вт/м
2
, погрешность составляет +1,14%.
332 Определить коэффициент облученности и лучистый тепловой поток между двумя стальными параллельно расположенными
дисками с центрами на общей нормали. Температуры поверхностей
дисков 300 и 100оС; диски имеют одинаковые диаметры, равные
300 мм, расстояние между ними h=250 мм. Степень черноты дисков
24,0 . ε1 ≈ ε 2 ≈ Как изменятся эти величины при уменьшении расстояния между дисками в 5 раз?
Ответ: а) ,0 204; ,0 436; Q 31 6, Вт. ϕ1−2 = εПР = =
б) 52,0 ; ,0 234; Q 43 5, Вт. ϕ1−2 = εПР = =
333 Определить лучистый тепловой поток между двумя равными круглыми стальными параллельно расположенными пластинами
с центрами на общей нормали. Температуры поверхностей дисков
400 и 1000оС; диски имеют одинаковые диаметры, равные 750 мм,
расстояние между ними h=2000 мм. Степень черноты дисков
55,0 ; 15,0 . ε1 = ε 2 =
Ответ: Q= 165 Вт.
334 Определить коэффициент лучисто-конвективного теплообмена и потери теплоты с единицы длины паропровода диаметром
200 мм, если температура и степень черноты его поверхности соответственно равны 467оС и 0,79, а температура окружающего воздуха
27оС. Паропровод помещен в кирпичный канал диаметром 1 м с температурой стенки канала 27оС, . степень черноты его поверхности
равна 0,81. 
230
Ответ: α=29,9 Вт/(м
2
•К); ql=9350 Вт/м
2
.
335 Как изменится ошибка в показаниях термопары газового
потока, если в условии примера 99 температуру стенки трубы повысить до 360оС, улучшив теплоизоляцию газопровода?
Ответ: δt =30,6; tf=430,6oC.
336 Между двумя параллельными кругами с центрами на общей нормали к их плоскостям происходит лучистый теплообмен. Среда между кругами прозрачна. Определить величину результирующего
теплового потока, если известно:
d 0,1 м, t 227 C ;
d 5,0 м, t 727 ,C h 0,2 м ;
2 2
1 1
= = °
= = ° =
а) верхний круг выполнен из листовой шлифованной стали (ε1=0,61),
нижний — из шамотного кирпича (ε2 =0,75);
б) верхний круг выполнен из вольфрама (ε1 =0,16), нижний — из шамотного кирпича (ε2 =0,75).
Ответ: а) Q1-2 = 280 Вт; б) Q1-2 = 72,5 Вт.
337 Определить часовое количество тепла, теряемого за счет
лучеиспускания паропроводом без тепловой изоляции, проложенным
внутри большого цехового помещения. Наружный диаметр паропровода 150 мм, длина 200 м. По паропроводу течет насыщенный пар
давлением 10 ат, температура наружной поверхности труб паропровода на 20°С ниже температуры насыщения, температура воздуха в
помещении 25°С. Коэффициент поглощения материала труб А = 0,45.
Ответ: Q=66 кВт.
338 На сколько процентов изменится тепловая потеря паропровода в задаче 337, если учесть излучение паропровода? Степень
черноты материала труб 0,82.
Ответ: на 321%. 
231
339 Найти потери тепла на излучение 1 погонного метра паропровода диаметром d = 300 мм, наружная температура которого равна
tтр = 567°С, степень черноты εтр = 0,93 для случаев:
а) обратным излучением среды на паропровод можно пренебречь;
б) паропровод находится в канале прямоугольного сечения
размером 600 х 700 мм, стенки канала выложены сильно излучающим
огнеупорным кирпичом (εст= 0,8); tст =117°С.
Ответ: a) Q=24,8 кВт/м; б) Q= 21,8 кВт/м.
340 По условиям эксплуатации температура горизонтального
нихромового неизолированного провода, d = 1 мм, не должна превышать 600°C. Определить максимально допустимую силу тока, если
температура воздуха 30°С, ρ = 1,2 Ом•мм2
/м, εпр =0,95.
Ответ: I= 11,5 A.
341 Определить потери тепла излучением поверхностью
стального аппарата цилиндрической формы, находящегося в помещении, стены которого выкрашены масляной краской. Размеры аппарата:
высота – 2 м, диаметр – 1 м. Размеры помещения: высота – 4 м, длина
– 10 м, ширина – 6 м. Температура стенки аппарата 70оС, температура
воздуха в помещении 20оС. Определить общую потерю тепла аппаратом путем излучения и конвекции.
Ответ: Q*=5200 Вт.
342 В помещении установлен цилиндрический подогреватель
(длина 4 м, диаметр 1 м). Температура поверхности подогревателя
280оС, коэффициент излучения 4,9 Вт/(м2
•К4
). Размеры помещения:
длина 8 м, ширина 4 м, высота 3 м, температура в помещении 22оС,
коэффициент излучения стен 3 Вт/(м2
•К4
). Определить тепловой поток
между подогревателем и стенами. 
232
Ответ: Q*=51740 Вт.
343 Между двумя параллельными поверхностями установлен
экран. Температура поверхностей 367 и 32оС. Степень черноты поверхностей и экрана одинаковы и равны 0,83. Определить плотность
теплового потока между поверхностями до и после установки экрана,
а также температуру экрана.
Ответ: q0= 6510 Вт/м2
; qэк=3255 Вт/м2
; Тэк=545 К.
344 Определить тепловой поток излучением от стальной окисленной трубы (диаметр 0,1 м; длина 10 м),используемой для отопления гаража. Температура поверхности трубы 85оС, температура стен
15оС.
Ответ: Q*=1360 Вт. 

 


Категория: Физика | Добавил: Админ (23.08.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar