Круглов Г.А. Гусева О.А. Волкова О.С. Теплотехника ЮУрГАУ 2017

17.24 Идеальный цикл газотурбинной установки (ГТУ)

Цикл осуществляется одним кг воздуха, как идеальным газом с подводом теплоты при постоянном давлении, где удельная теплоемкость при постоянном давлении, с_р = 1008 Дж/(кг·К).

Задание

1. Вычертить принципиальную схему ГТУ, работающей по этому циклу, с указанием позиций всех элементов схемы.

2. Вычертить цикл в координатах рυ и Ts (без масштаба) с указанием процессов, из которых он состоит.

3. Рассчитать:

Удельное количество подведенной теплоты, q₁, Дж/кг.

Удельное количество отведенной теплоты, q₂, Дж/кг.

Удельное количество использованной теплоты в цикле, q₀, Дж/кг.

3.4 Термический КПД цикла η_t.

4. Ответить на контрольные вопросы:

4.1 Что такое газотурбинная установка?

4.2 Виды газотурбинных установок и их принципы работы?

Методические указания.pdf

ВУЗ: ЮУрГАУ

18.3 Паросиловая установка по циклу Ренкина

1 Вычертить принципиальную тепловую схему паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина. Обозначить позициями и записать наименование основных ее элементов.

2 Вычертить без масштаба цикл Ренкина в р-υ и T-s координатах. Обозначить узловые точки и процессы цикла.

3 Рассчитать для двух вариантов (исходные данные — таблица 1):

3.1 термический КПД цикла Ренкина η_t;

3.2 удельный расход пара d₀, кг/(кВт·ч), на выработку 1 кВт·ч энергии;

3.3 удельный расход пара d₀, кг/МДж, для совершения 1 МДж работы.

4 Дать алгоритм нахождения в s-i (s-h) диаграмме водяного пара рассчитываемый процесс расширения пара в паровой турбине (для 2-х вариантов).

5 На основании расчета сделать вывод о влиянии повышения начальных параметров пара на термический КПД цикла и выработку количества пара.

6 Ответить на контрольные вопросы:

• что такое сухость пара;
• в какой области р-υ диаграммы пар находится в состоянии влажного, сухого насыщенного и перегретого пара?

Методические указания.pdf

ВУЗ: ЮУрГАУ

21.60 Цикл воздушно-компрессорной холодильной установки

Исходные параметры воздуха установки принять по таблице 1.

1 Вычертить принципиальную схему воздушно-компрессорной установки, обозначить позициями ее основные элементы и записать их наименование.

2 Рассчитать идеальной цикл воздушно-компрессорной холодильной установки.

1 Определить неизвестные параметры в узловых точках цикла.

2.2 Определить изменение удельной энтропии Δs, кДж/(кг·К).

2.3 Определить удельную тепловую мощность теплообменника 3 q₁, кДж/кг.

2.4 Определить удельную производительность холода холодильной камеры q₂, кДж/кг.

2.5 Определить расход воздуха М, кг/c.

2.6 Определить удельную теоретическую потребляемую мощность (теплоту цикла) q₀ ( кДж/кг) и полную мощность Q₀ (кВт).

2.7 Определить холодильный коэффициент ε.

3 Вычертить цикл установки в р-υ и T-s — координатах по данным расчета, обозначить узловые точки цикла.

4 Ответить на контрольные вопросы:

• • что такое холодильный коэффициент?
  • за счет чего работают компрессорные холодильные установки?
  • чем определяется работа, затраченная на осуществление цикла в данной холодильной установке?

Методические указания.pdf

ВУЗ: ЮУрГАУ

27.17 Рекуперативный теплообменный аппарат типа «Труба в трубе»

Греющий теплоноситель — дымовые газы, которые движутся в межтрубном пространстве.

Нагреваемый теплоноситель — вода, которая движется по внутренней трубе. Теплообменник выполнен из металлических труб.

Параметры:

• tʹ₁ — начальная температура греющего теплоносителя, ºС;
• tʹ₂ — конечная температура греющего теплоносителя, ºС;
• tʺ₁ — начальная температура нагреваемого теплоносителя, ºС;
• tʺ₂ — конечная температура нагреваемого теплоносителя, ºС;
• М₁ — расход греющего теплоносителя, кг/с;
• М₂ — расход нагреваемого теплоносителя, кг/с;
• α₁ — коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности внутренней трубы, Вт/(м²·К);
• α₂ — коэффициент теплоотдачи от поверхности внутренней трубы к нагреваемому теплоносителю, Вт/(м²·К);
• d₁, d₂ — внутренний и наружный диаметр внутренней трубы, м,

d₁ = 33·10^—³, d₂ = 38·10^—³,

δ  — толщина стенки труб, м, δ = 10^-3(38 — 33)/2 = 2,5 = 0,0025

• материал труб: сталь -С; латунь -Л;
• расположение труб: горизонтальное -Г; вертикальное -В;
• λ — коэффициент теплопроводности материала стенки труб, Вт/(м·К), сталь — 50; латунь — 100.

Задание

1. Определить (для прямоточной и противоточной схемы движения теплоносителей):

1.1) тепловую мощность Q, Вт, передаваемую от греющего теплоносителя к нагреваемому теплоносителю;

1.2) неизвестный расход М, кг/c, одного из теплоносителей;

1.3) средний температурный напор Δt_ср;

1.4) коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²·К);

1.5) площадь поверхности нагрева F, м².

2. Вычертить по результатам расчета графики изменения температуры теплоносителей при прямоточной и противоточной схеме движения теплоносителей и принципиальную схему теплообменника.
3. Выводы.
4. Ответить на контрольные вопросы:

• какое устройство называется теплообменным аппаратом?
• какие типы теплообменных аппаратов вы знаете?
• схемы движения теплоносителей в теплообменных аппаратах?
• какие уравнения положены в основу теплового расчета теплообменников?
• какие процессы передачи теплоты происходят в рекуперативном теплообменнике «труба в трубе»?
• в каком случае можно рассчитывать коэффициент теплопередачи по формулам плоской пластины?

Методические указания.pdf

ВУЗ: ЮУрГАУ

20.19 Обработка воздуха в приточной камере осуществляется с частичной рециркуляцией. в камере процесс смешения воздуха может осуществляться 2-мя способами.

1-ый способ: наружный воздух смешивается с внутренним воздухом, забираемым из помещения подогревается в калорифере и подается в помещение с температурой t_пр, ºС.

2-ой способ: если точка смеси лежит в области ниже φ=100%, тогда  наружный воздух предварительно подогревается в калорифере 1-ой ступени до температуры t_пр, ºС, смешивается с внутренним воздухом, догревается в калорифере 2-ой ступени  и подается в помещение с температурой  t_пр, ºС.

Исходные данные (таблица 1) и другие данные:

— массовый расход наружного воздуха G_н, кг/c; его температура t_н, ºС и влагосодержание d_н=0,1 г/кг;

— массовый расход внутреннего воздуха G_в, кг/c; его температура t_в, ºС и относительная влажность φ_в, %.

Определить (с использованием h-d — диаграммы)

1 Точку внутреннего воздуха и все ее параметры: t_в, ºС; φ_в, %; d_в, г/кг; h_в, кДж/кг; t_р, ºС; р_п, Па; t_м, ºС.

2 Точку наружного воздуха и ее удельную энтальпию h_н, кДж/кг;

3 Точку смеси и все параметры смеси: t_см, ºС; φ_см, %; d_см, г/кг; h_см, кДж/кг; t_р, ºС; р_п, Па; t_м, ºС.

4 Точки приточного воздуха и ее параметры: t_пр, ºС; φ_пр, %; d_пр, г/кг; h_пр, кДж/кг; t_р, ºС; р_п, Па; t_м, ºС.

5 Количество теплоты на подогрев воздуха, Вт:

в прямоточной приточной камере Q_прям;

при смешении воздуха:

— при 1-м способе смешения: Q_см от t_см до t_пр;

— при 2-м способе смешения:

— в 1-й ступени подогрева Q₁ от t₁ до t′₁;

— 2-й ступени подогрева Q₂ от t_см до t_пр; ∑Q=Q₁+Q_п.

6 Определить экономию расхода теплоты за счет применения смешения воздуха, %.

7 Минимальную температуру внутренней поверхности наружного ограждения для внутреннего воздуха (t₂) с целью не допущения образования на ней конденсата.

8 Ответить на контрольные вопросы:

— что такое влажный воздух?

— характеристики влажности воздуха?

— что можно определить по h-d — диаграмме?

— что такое температура точки росы?

— что такое температура мокрого термометра?

Методические указания.pdf

ВУЗ: ЮУрГАУ