База задач по теплоэнергетике и теплотехнике

В котельной электростанции за 20 ч работы сожжено 62 т каменного угля, имеющего теплоту сгорания u= 28900 кДж/кг.

Определить среднюю мощность станции, если в электрическую энергию превращено 18 % теплоты от сожженного топлива

Для отопления сельского дома бабушка решила купить еловые дрова. Когда эти дрова плотно сложили в сарае, они заняли объём 5 кубометров. Пользуясь приведённой таблицей, определите, на сколько дней хватит этого запаса, если для обогрева дома в день требуется количество теплоты, равное 125 МДж.

Материал дровПлотность, кг/м3Удельная теплота
сгорания, МДж/кг
Ель45015,5
Сосна52015,5
Берёза65015
Лиственница59015,5

Дуб69015

Корпус аппарата шаровой формы выполнен из титана и имеет наружный диаметр 1 м и толщину стенки 100 мм. Он покрыт изнутри пенопластом толщиной 8 см. Найти температуры на поверхностях слоя пенопласта, если температурный перепад на двухслойной стенке 120 °С, тепловой поток проходит внутрь аппарата. Снаружи на титановой стенке температура 5°С.

Четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания является приводом компрессора холодильной машины, работающей в режиме теплового насоса с коэффициентом трансформации 𝜇. Определить составляющие уравнения теплового двигателя: теплоту, преобразованную в полезную работу, потери теплоты с охлаждающей водой, с отработанными газами, остаточные потери, а также теплопроизводительность теплового насоса, возможную суммарную теплопроизводительность и коэффициент использования теплоты комплекса тепловой двигатель - тепловой насос, если при испытании измерена эффективная мощность двигателя 𝑁𝑒 (кВт); за время 𝜏 (с) двигатель израсходовал G (кг), топлива с низшей теплотой сгорания 𝑄Р = 42,5 мДж/кг, расход охлаждающей воды через двигатель 𝐺𝐵 (кг/с),
повышение ее температуры в двигателе 𝛥𝑡В (°С), объем газов, получаемый
при сгорании 1 кг топлива 𝑉Г = 16,5 м3 кг (0 °С; 0,1 МПа), объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива 𝑉ВЗ = 15,6 м3/кг, температура уходящих газов 𝑡Г (°С) и средняя объемная теплоемкость газов 𝑐РГ = 1,45 кДж (м3•°С), температура воздуха 𝑡ВЗ = 20 °С.

Четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания является
приводом компрессора холодильной машины, работающей в режиме
теплового насоса с коэффициентом трансформации 𝜇. Определить
составляющие уравнения теплового двигателя: теплоту, преобразованную
в полезную работу, потери теплоты с охлаждающей водой, с
отработанными
газами,
остаточные
потери,
а
также
теплопроизводительность теплового насоса, возможную суммарную
теплопроизводительность и коэффициент использования теплоты
комплекса тепловой двигатель - тепловой насос, если при испытании
измерена эффективная мощность двигателя 𝑁𝑒 (кВт); за время 𝜏 (с)
двигатель израсходовал G (кг), топлива с низшей теплотой сгорания 𝑄Н
Р =
42,5 мДж/кг, расход охлаждающей воды через двигатель 𝐺𝐵 (кг/с),
повышение ее температуры в двигателе 𝛥𝑡В (°С), объем газов, получаемый
при сгорании 1 кг топлива 𝑉Г = 16,5 м3 кг (0 °С; 0,1 МПа), объем воздуха,
необходимый для сгорания 1 кг топлива 𝑉ВЗ = 15,6 м3/кг, температура
уходящих газов 𝑡Г (°С) и средняя объемная теплоемкость газов 𝑐РГ = 1,45
кДж (м3·°С), температура воздуха 𝑡ВЗ = 20 °С.
Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.
3.
Указания:
Расход топлива двигателем, кг/с:
�
� =𝐺/𝜏.
Теплота, преобразованная в эффективную работу, кВт:
�
�𝑒 = 𝑁𝑒;
�
�𝑒 = [𝑄𝑒/(𝐵 ⋅𝑄Н
Р)] ⋅ 100, %.
Потери теплоты с охлаждающей водой, кВт:
�
�ОХЛ = 𝐺𝐵 ⋅𝑐𝐵 ⋅𝛥𝑡В;
�
�ОХЛ = [𝑄ОХЛ/(𝐵 ⋅𝑄Н
Р)] ⋅ 100, %.
2
Потери теплоты с отработавшими газами, кВт:
�
�УГ = 𝐵⋅(𝑉Г ⋅𝑐РГ ⋅ 𝑡Г −𝑉ВЗ ⋅ 𝑐РВ ⋅𝑡𝐵);
�
�УГ = [𝑄УГ/(𝐵 ⋅𝑄Н
Р)] ⋅ 100, %.
Потери теплоты от химической неполноты сгорания и остаточные,
кВт:
�
�Х.Н + 𝑄ОСТ = 𝐵 ⋅𝑄Н
Р −(𝑄𝑒 +𝑄ОХЛ +𝑄УГ);
�
�Х.Н + 𝑞ОСТ = [(𝑄НС + 𝑄ОСТ)/(𝐵 ⋅𝑄Н
Р)] ⋅ 100, %.
Теплопроизводительность теплового насоса, кВт,
�
�ТН = 𝑁𝑒 ⋅𝜇.
Теплопроизводительность рекуператора теплоты 𝑄Р.Г, кВт,
отработавших газов при температуре газов на выходе из рекуператора
�
�Г
′′ = 150 °С; 𝑐РГ
′′ = 1,35 кДж/(м3 ·°С),
�
�Р.Г = 𝐵 ⋅(𝑉Г ⋅ 𝑐РГ
′ ⋅ 𝑡Г
′ − 𝑉Г ⋅ 𝑐РГ
′′ ⋅ 𝑡Г
′′).
Возможная теплопроизводительность установки с учетом реку
перации теплоты, кВт:
�
�𝑇𝑒 = 𝑄ОХЛ +𝑄РГ +𝑄ТН.
Коэффициент использования теплоты топлива:
�
�И = 𝑄𝑇𝑒/(𝐵 ⋅𝑄Н
Р).
Изобразить индикаторные диаграммы четырехтактных поршневых
карбюраторных и дизельных двигателей и привести их краткое
описание.

Определить поверхность нагрева противоточного водоводяного теплообменника, если известны расход нагре­ваемой воды W2=5 кг/с, температура нагревающей воды на входе в теплообменник t=97°C, температура нагревающей воды на выходе из теплообменника t=63°С, температура нагреваемой воды на входе в теплообменник t=17°C температура нагрева­емой воды на выходе из теплообменника t=47°C и коэффициент теплопередачи k=1,1 кВт/(м2·К).

на паропроводе насыщенного пара установлен термометр показывающий температуру 175 градусов каково было бы показание манометра на этом паропроводе

На парапроводе насыщенного пара установлен термометр показывающий температуру 175°С . Каково было бы показание манометра на этом паропроводе?

Сопоставьте расходы в натуральных единицах двух видов топлива (угля и
мазута) для ТЭЦ, годовая выработка электроэнергии которой X МВт, а
тепловая мощность, передаваемая в теплосеть в виде горячей воды, Y ГДж/ч.
Годовое число часов работы ТЭЦ 6500 часов (теплотворная способность угля
25,12 МДж/кг, теплотворная способность мазута 39,78 МДж/кг)

Поршневой компрессор со степенью повышения давления 3,5 и коэффициентом вредного объема 3,5 % всасывает воздух давлением 0,098 МПа и температурой 18 оС. Коэффициент, учитывающий утечки, равен 0,98. Показатель политропы расширения воздуха, остающегося во вредном объеме, равен 1,1. Определить коэффициент подачи компрессора

1 кг воздуха сжимают до V2=0,5V1. Начальное состояние воздуха: t1=1270С и р1=1 бар. Рассчитать процессы сжатия при таких показателях политропы: 1,3. В расчет входит определение термических параметров в конце процесса расширения (р2, Т2, V2) и энергетических характеристик процесса (cn, q, l, Δu, Δi, Δs), результаты расчетов представить в виде таблицы. Изобразить эти процессы на р–v- и T–S- диаграммах, нанеся для сравнения изобару, изохору, изотерму и адиабату.

рассчитать количество тепловой энергии удаляемой в атмосферу с дымовыми газами нагревательной печи при следующих условиях
Параметры отходящих газов:
- температура, 390оС
- состав
CO-12,5 mg/нм3;
ONx- 160 mg/нм3/ч
СО2 - 180 mg/нм3
- количество 32 нм3/с (на одну трубу)

Построй диаграмму
«Изменение объёмов и структуры производства электроэнергии в мире».
ГОД
ТЭС
ГЭС
АЭС
ВЭИ
Всего
2015
15300
4036
2613
1845
23794
2018
17086
4193
2702
2481
26462
2021
16780
4274
2800
3658
27512

Вычислить количество теплоты, удаляемое из птичника с отсасываемым воздухом, если температура внутри помещения 16,а наружного - 0°С. Объемная подача вентилятора 20 тыс. стандартных м3/ч.

3.

Для отопления дома в течение суток требуется сжигать 34 кг сухих дров. Хозяин дома решил заменить печь, чтобы можно было сжигать в ней древесный уголь. Пользуясь таблицей, определите, какую массу древесного угля нужно будет сжигать вместо дров для того, чтобы отапливать этот дом после замены печи. Ответ дайте в килограммах.

В рекуперативном теплообменнике конденсируется пар при нормальном атмосферном давлении 0,1 МПа и конденсат удаляется при температуре насыщения. Охлаждающая вода нагревается от температуры 20 градусов Цельсия до температуры 80 градусов Цельсия. Поверхность теплообменника 4 кв.м. Коэффициент теплопередачи 300 Вт/(м2 К). Определить расход горячего теплоносителя. Удельную теплоту парообразования воды считать равной 2256,8 кДж/кг.

"Создайте технический эскиз камерной топливной газовой печи на основе предоставленных характеристик. Печь предназначена для термической обработки деталей из стали 45 и имеет следующие параметры:

1. **Габаритные размеры рабочего пространства:**
- Длина: 310 мм
- Ширина: 250 мм
- Высота: 300 мм

2. **Конструкция стенок (трехслойная):**
- Внутренний слой: шамотный кирпич толщиной 100 мм.
- Средний слой: керамические волокна толщиной 100 мм (теплоизоляция).
- Наружный слой: стальной лист толщиной 5 мм.

3. **Расположение горелок:**
- Две форсуночные газовые горелки мощностью 4,6 кВт каждая.
- Горелки закреплены на металлических фланцах, приваренных к внешней стороне стенки печи.
- Расстояние между горелками: 300–400 мм.
- Удаленность от стенок: 100–150 мм.

4. **Отверстия для загрузки/выгрузки:**
- Дверца размером 200×300 мм для загрузки деталей.

5. **Общие требования:**
- Печь должна иметь прямоугольную форму.
- Добавьте обозначения основных элементов (рабочее пространство, горелки, дверцу, слои стенок).
- Эскиз должен быть выполнен в техническом стиле с видом сбоку и сверху.

Цель: получить четкий и понятный эскиз, который можно использовать для дальнейшего проектирования или презентации."
текст должен быть более точным и читаемым.

Задание к работе
Преамбула. В связи с тем, что в Алтайском крае не хватает электроэнергии (по данным ста-тистики за последние 10-15 лет), принято решение построить электростанцию.
Цель модели. Правительственная комиссия должна решить: какую станцию (тепловую, гидро- или атомную) построить в Алтайском крае, исходя из данных, в том числе, экологической комис-сии, делающей вывод при сравнении матриц Леопольда, построенных для каждой электростанции.
Параметры, от которых зависит принятие решения: воздействия и объекты воздействия.
Взаимодействия между параметрами: заполненное поле матрицы, отражающее непосред-ственное взаимодействие между всеми параметрами.
Время действия: три этапа работы станции:
 этап строительства – примерно 8-12 лет;
 этап введения в эксплуатацию (время, в течение которого вводятся в эксплуатацию все четыре блока электростанции) – примерно первые 10 лет после пуска первого блока – период заканчи-вается временем пуска четвертого блока;
 этап длительной работы – для атомной станции – это после 10 лет ввода в эксплуатацию до 30-45 лет (затем ее консервируют), для остальных – срок не ограничен, но не менее 50 лет.
Этап анализа: сравнение матриц Леопольда для разных типов станций с точки зрения их экологической безопасности.
Этап принятия решения: принимается решение о строительстве такой станции, которая наименее экологически опасна для данной местности.
При выборе типа электростанции необходимо также учесть следующее:
 К работе электростанции не имеет отношение работа по добыче топлива.
 Строительство теплотрасс сопровождается изъятием территорий и изменением термического режима грунтов.
долговременная эксплуатация тэц

Реши и разбери решение задачи для тупых пошагово
Водяной пар с начальным давлением р1=5 МПа и степенью сухости х=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на величину ∆t=230C, после чего пар поступает в турбину, где адиабатно расширяется до давления р2=3,5 кПа. Используя i,s- диаграмму водяного пара, определите для 1 кг пара: — количество теплоты, подведенное к пару в пароперегревателе; — параметры и степень сухости пара после расширения в турбине. Определить конечную степень сухости пара, если после пароперетревателя пар дросселируется до давления р3=2,0 МПа.

Водяной пар с начальным давлением р1=5 МПа и степенью сухости
х=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на величину ∆t=230C, после чего пар поступает в турбину, где адиабатно расширяется до давления р2=3,5 кПа.

Используя i,s- диаграмму водяного пара, определите для 1 кг пара:

— количество теплоты, подведенное к пару в пароперегревателе;

— параметры и степень сухости пара после расширения в турбине.

Определить конечную степень сухости пара, если после пароперетревателя пар дросселируется до давления р3=2,0 МПа.

Провести тепловой и гидравлический расчёты рекуперативного теплообменного аппарата, тип а также количество и длину трубок при следующих исходных данных:
Греющая среда – дымовые газы
Температура на входе, Т1-1 390 оС
Температура на выходе, Т1-2 150 оС
Расход, G1 , кг/ч -84910,4
Нагреваемая среда вода
Температура на входе, Т2-1 ′ ,70 оС
Температура на выходе, Т2-2 , 90 оС
Расход, G2, 1457700 кг/ч
Внутренний диаметр теплообменных трубок, в, м 0,037
Толщина стенки трубок, с , м 0,001
Материал трубок жаропрочная, нержавеющая сталь

Выполнить тепловой расчет вертикального кожухо-трубного теплообменника, предназначенного для охлаждения воды с расходом G, - .... кг/с от температуры
T. -....
°С. В качестве холодного теплоносителя исполь-
зуют воду с расходом G2 = .... кг/с и температурой на входе в аппарат Т2 - ....
°С, которую подают в межтрубное
пространство. Конструктивные параметры теплообменни-ка: общее количество трубок п - ..., число ходов по охла-ждаемой воде Z— ..., внутренний диаметр трубы du - .... мм. наружный dup - .... мм, длина труб / - .... м. Трубки выполнены из нержавеющей стали / углеродистой стали / меди / латуни (по указанию преподавателя). Температуру холодного теплоносителя на входе в аппарат принять по указанию преподавателя из интервала Т2 - 10 - 30 °С. Определить внутренний диаметр большой трубы D, тепловую мощность аппарата О и температуры теплоносителей на выходе их аппарата Т, и Т2".
G,-T..
3
4
8
9
10
11
12
30
30
52
42
28
30
32
34
27
36
35
33
130
120
110
100
90
85
88
95
105
115
120
125
KIIC
50
50
30
25
30
18
22
39
15
20
39
19
Ta.
*C
20
30
30
15
10
15
20
15
10
20
20
10
SEM
16
19
26
32
16
19
26
32
16
19
26
32
d.ug-XEM
22
25
32
38
22
25
32
38
22
25
32
38
1
n
62
2
4
120
160
62
120
200
240
160
37
/, м
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4
4.1
4.2
4,3
4,4
4

Рабочее тело идеальной теп- 435 ловой машины получило от нагревателя количество теплоты 70 кДж при температуре 627 °C. Температура холодильника 27 °C. Определите наибольший КПД машины и количество теплоты, отданной холодильнику.

Компрессор амиаковый установки имеет теоретическую мощность 20 кВт. Из компрессора сухой насыщенный пар фреона при температуре t2 = 50 (С направляется в конденсатор, после которого жидкость расширяется в дроссельном вентиле. Температура испарения фреона в охлаждаемой среде t1 = - 15 (С. Определить холодопроизводительность установки.