База задач по ядерной энергетике и теплофизике

Найти количество теплоты   которое нужно подвести в течение  1 часа к пароперегревателю, если давление пара в нем равно ата , степень сухости пара, поступающего в пароперегреватель,  а температура Котел вырабатывает в час  пара.

Манометр, установленный на паровом котле, показывает давление в ати. Найти абсолютное давление в котле, если барометр показывает 750 мм рт.ст. 

Определить расход проточной воды на полостной водяной экран, применяемый для защиты от теплового воздействия инфракрасного излучения. Исходные данные см. в табл. 1.

В нагревательной печи температура газов по всему объему постоянна и равна 1200^оС. Объем печи V = 12 м³, и полная поверхность ограждения (печной кладки) 28 м².
Общее давление продуктов сгорания 98,1 кПа, парциальные давления водяных паров р_н2о = 10 кПа и углекислоты р_со2 = 12 кПа. Вычислить степень черноты излучающей газовой смеси и собственное излучение продуктов сгорания. 

Нагрев стальной болванки осуществляется в муфельной электрической печи с температурой ее стенок Т₂= 900°С. Степень черноты поверхности стальной болванки ɛ₁ = 0,6 (средняя за период нагрева) и степень черноты шамотной стенки муфельной печи
ɛ₂ = 0,8.
а) Поверхность печи, участвующей в лучистом теплообмене, S₂ существенно превышает поверхность болванки S₁, т. е. S₁ << S₂.
б) Соотношение S₁/S₂ =1/4.
Вычислить значение плотности лучистого потока при температуре болванки Т₁ = 400^оС. 

Труба диаметром 100 мм охлаждается поперечным потоком воды со скоростью υ = 1м/с. Температура воды Т_ж = 20°С. Температура стенки трубы Т_c = 50°С. P_rc = 3,54. Определить коэффициент теплоотдачи и значение теплового потока q_л.
Свойства воды при данной температуре: ν = 1,006·10^{─ 6} м²/с; λ = 0,6 Вт/м·К; a =14,3 ·10^─8 м²/с. 

Отопление помещения производится горизонтальным трубопроводом с наружным диаметром 25 мм, обогреваемым конденсирующимся паром. Температура наружной поверхности трубопровода Tc = 104°С, температура в помещении Tж = 22°С.
Определить необходимую длину трубопровода, если расчетная мощность отопительной системы 1,5 кВт. 

Плоская пластина длиной l = 2 м и шириной b = 1,0 м, имеющая температуру Тc = 50°С, омывается с обеих сторон продольным потоком воздуха, скорость и температура которого соответственно равны υ = 3 м/с и Тж = 10°С. Физические параметры
воздуха при этой температуре:
ν = 14,16⋅10^{─ 6} м²/с; λ = 2,51⋅10^{─ 2} Вт/(м⋅К) и a = 20,0⋅10^{─ 6} м²/с.

Определить средний коэффициент теплоотдачи αср и количество тепла Q, отдаваемое пластиной потоку воздуха за 1 с. 

Углерод диффундирует в β-цирконий при температуре 1600°С из источника с постоянной концентрацией углерода 3 % атом. Через какое время концентрация углерода на расстоянии 1 мм от поверхности станет равной 0,3 % атом. Коэффициент
диффузии углерода в β-цирконии при указанной температуре составляет 3·10^{─ 10} м²/с. 

Шар из плавленого кварца радиусом 10 см, имеющий начальную температуру Т₁ = 200°С, помещен в среду с температурой Т_ср = 120°С. Найти время t, за которое его температура понизится до Т₂ =130°С, если охлаждение протекает в регулярном режиме.
Коэффициент температуропроводности плавленого кварца а = 3·10^{─ 7} м²/с.  

Два листа стали, имеющие начальную температуру Т_о = 20°С свариваются вместе посредством заливания расплавленного металла между ними. Температура, поддерживаемая на торцах листов в процессе сварки, Т_п = 1500°С.
Считая, что температура Т_п устанавливается внезапно, и пренебрегая потерями тепла с поверхности листов, определить температуру на расстоянии х = 10 мм от торца листа через t = 20 с после начала сварки.
Коэффициент теплопроводности, теплоемкость и плотность стали соответственно равны: λ = 46,3 Вт/(м·К); С_р = 478 Дж/(г·К) и ρ = 7800 кг/м³.  

Слиток из хромоникелевой стали (18% Сг, 8% Ni) в форме параллелепипеда размерами 300 × 500 × 800 мм, имеющий начальную температуру Т_о = 20°С, помещен для нагрева в печь с температурой Т_ср = 1200°С.
Определить температуру Т_ц в центре слитка через t = 2 ч после начала нагрева.
Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности стали равны соответственно: λ = 16,0 Вт/(м·К); а = 4,57·10^{─ 6} м²/с.
Коэффициент теплоотдачи на поверхности слитка α = 160 Вт/(м²·К). 

Лист алюминия толщиной 2δ = 20 мм, прогретый до температуры Т_о = 500°С, помещен в воздушную среду, температура которой Т_ср = 20°С.
Определить промежуток времени t, по истечении которого лист примет температуру, отличающуюся не более чем на 1 % от температуры окружающей среды.
Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности алюминия равны соответственно: λ = 203 Вт/(м·К); а = 8,32·10^{─ 5} м²/с.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности листа к окружающему воздуху α = 60 Вт/(м²·К). 

Длинный стальной вал диаметром 2R₀ = 400 мм, нагретый до температуры Т_о = 800°С, охлаждается в среде с постоянной температурой Т_ср = 20°С.
Определить время t, в течение которого температура поверхности цилиндра понизится до Т_п = 300°С.
Коэффициент теплопроводности, теплоемкость и плотность стали соответственно равны λ = 45,5 Вт/(м·К), Ср = 502 Дж/(кг·К) и ρ = 7800 кг/м³.
Коэффициент теплоотдачи с поверхности вала в процессе охлаждения остается постоянным и равным α = 150 Вт/(м²·К). 

Длинный стальной вал диаметром 2R₀ = 300 мм, нагретый до температуры Т₀ = 1000°С, помещен для охлаждения в воздушную среду с температурой Т_ср = 20°С. 

Рассчитать температуру на оси вала для интервалов времени t = 0,5, 1, 2 и 3 ч после начала охлаждения. 

Коэффициент теплопроводности, теплоемкость и плотность стали равны соответственно λ = 48,5 Вт/(м ·К); Ср = 511 Дж/(кг·К); ρ = 7860 кг/м³.

Коэффициент теплоотдачи с поверхности вала в процессе охлаждения остается постоянным и равным α = 150 Вт/(м² ·К).

Найти установившееся температурное поле плоской стенки толщиной h=200 мм, если на одной ее поверхности происходит теплообмен со средой, имеющей температуру T₁=-10 ^oC, а на другой со средой при температуре T₂=20 ^oC.

Рассчитать температуры поверхностей стенки, принимая коэффициенты теплоотдачи у поверхностей равны  (Материал стенки - пенобетон).

Дано:

h=200 мм=0,2 м; T₁=-10 ^oC; T₂=20 ^oC;   материал стенки – пенобетон.

Найти:

Определите отпуск электроэнергии с шин АЭС, если отпуск электроэнергии на шины потребителей 15 млрд кВт'ч/год, расход электроэнергии на собственные нужды 7%, потери электроэнергии при передаче 10%.