по теплотехнике и теплопередаче

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Теплотехника и теплосиловые

установки»

Контрольные работы №1 и №2

по теплотехнике и теплопередаче

	Шифр варианта
Выполнил студент	Харькин А. В.
Факультет	заочный	группа	14ЛТк-351
Работу проверил

Санкт-Петебург 2016

Содержание

КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ №1, 2.................................................................................................... 3

Контрольная работа №1..................................................................................................................... 3

Контрольная работа №2..................................................................................................................... 6

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................................................. 7

ЛЬНЫЕ РАБОТЫ №1, 2

Номер контрольных вопросов 10

В чём состоит содержание второго закона термоинамики?

Приведите основные формулировки этого закона (две формулировки).

Направленность процессов и условия их протекания устанавливаются в самом общем виде вторым законом термодинамики. Например химических реакций.

Второй закон термодинамики применительно к теплотехнике устанавливает условия, при которых превращение теплоты в механическую работу. При этом, должны соблюдаться количественные соотношения между теплотой и работой, вытекающие из первого закона

Теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому без компенсации процесса затратой работы.

По Клаузису [1]. Теплота не может никогда сама собой переходить от тела с меньшей к телу с большей температурой (без компенсации).

Томсон (там же) сформулровал этот закон таким образом: «Невозможно осуществление цикла теплового двигателя без переноса некоторого количества теплоты от источника теплоты более высокой температуры к холодильнику более низкой температуры.

Задача

Для окисления топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания всасывается 200 кг атмосферного воздуха в час при давлении В=745 мм рт. ст., температуре t и относительной влажности φ.

Какое количество воды всасывается двигателем в час?

Таблица 1. Исходные данные к задаче 1
Дано:	Пояснение:
t=12˚С	Температура воздуха
φ=85%	Относительная влажность
B=745=99,33 кПа	Атмосферное давление
M=200 кг	Масса всасываемого воздуха за час.

Для решения указанной задачи используется Id-диаграмма (рис. Рисунок) влажного воздуха. По заданным значениям t и φ находится влагосодержание d т. е. сколько водяного пара содержится в 1 кг сухого воздуха, а затем количество влаги, всасываемой в цилиндр двигателя с 200 кг воздуха в час.

Таким образом, вычислим количество всасываемой воды. Поскольку в одном килограмме сухого воздуха содержится 5,2 г влаги, то:

(1)

где v – количество (в граммах) водяного пара на 200 кг потребляемого двигателем в час воздуха.

Ответ: v=26,7 г.

1. Объясните физическую сущность трёх основных способов переноса теплоты.

Три основных способа передачи теплоты.

1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ.

Способ передачи теплоты за счет взаимодействия микрочастиц тела (атомов, молекул, ионов в электролитах и электронов в металлах) в переменном поле температур.

Температурным полем называется совокупность мгновенных значений температуры во всех точках рассматриваемого тела в данный момент времени. Если температура в любой точке тела с течением времени не изменяется и, следовательно, она является функцией только пространственных координат точки (x, y, z), то такое температурное поле называется установившимся или стационарным.

2. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН.

Процесс передачи теплоты конвекцией происходит при движении жидкостей и газов, частицы которых могут перемещаться относительно друг друга или относительно поверхности твердого тела. Одновременно с теплообменом конвекцией происходит также теплообмен теплопроводностью. Этот совместный процесс переноса теплоты называется конвективным теплообменом.

3. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ.

способ передачи теплоты за счет распространения электромагнитных волн, согласно выводам Макса Планка.[2]

Задача

Определить температуру поверхности трубы с наружным диаметром d, если линейная плотность результирующего потока излучением от неё составляет q₁, а интегральная степень черноты поверхности ε.

Температура окружающего воздуха t_в=17

Диаметр трубы d=0.4

q1 = 13

ε = 0.5

Температура излучающей поверхности может быть найдена из следующего уравнения:

(2)

Где C₀=5,67 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴).

Поскольку рассматривается закон Стефана-Больцмана, то теплоотдача Q_л=q_l

Ниже приведены расчёты:

Ответ: Температура стенки трубы T=293 К или t=293-273 = 20^оС

1. Хазен М. М., Матвеев Г. А., Грицевский Ф. П., и др. «Теплотехника» стр. 49 // «Высшая школа 1981– 480 с.

2. Хазен М. М., Матвеев Г. А., Грицевский Ф. П., и др. «Теплотехника» стр. 164 // «Высшая школа 1981– 480 с.