Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Физика
Контрольная работа
Теплотехника
Колебания
Свободные незатухающие
колебания
Затухание свободных
колебаний
Вынужденные колебания
Физика атомного ядра
Электротехнические материалы
Электромагнитное
взаимодействие
Квантооптические явления
Оптика
Волновая оптика
Электромагнитные волн
Принцип суперпозиции волн
Принцип Гюгенса
Интерференция света
Дифракция света
Опыт Майкельсона.
Теория аберрации Стокса
Интерференция
поляризованных лучей.
Физические основы механики
Молекулярная физика
и термодинамика
Молекулярно-кинетическая
теория
Электромагнетизм
Сложение колебаний
Электpостатика
Электpический заpяд
Закон Кулона
Потенциал
Пpоводники в
электpостатическом поле
Диэлектpики в электpическом
поле
Поток вектоpа напpяженности
Теоpема Гаусса
Электpическая емкость
Основные законы постоянного
тока
Проектирование электропривода
Энеpгия электpического поля
Электроника
Ядерная физика
История создания и развития
ядерной индустрии
Элементарные частицы
Теория относительности
Измерение заряда электрона
Ионизирующие излучения
Теория рассеяния альфа-частиц
в веществе
Ядерные реакции
Периодическая система элементов
Математика
Контрольная
Примеры решения интегралов
Высшая математика в экономике
Задачи
Комплексные числа
Дифференциальное и
интегральное исчисление
Интегралы
Графика
Архитектура
Курс лекций по истории искусства
Эпоха Возрождения
Машиностроительное черчение
Инженерная графика
Основные задачи на прямую
и плоскость
Векторная алгебра
Исследование функции
и построение графика
Производная функции
Свойства комплексных чисел
Информатика
Лабораторные работы
Курс лекций по информатике
Локальная сеть

Пример 6. Вода в трубах теплообменного аппарата в количестве 25 кг/с при начальном давлении 1 бар подогревается от 20 до 27 . Определите тепловой поток, подводимый к воде, если давление на выходе из труб снижается на 5%.

 Согласно уравнению (33) при  тепловой поток

.

 Воду можно считать несжимаемой жидкостью . В этом случае разность энтальпий

 

 Вторая составляющая, учитывающая изменение энтальпии за счет изменения давления, пренебрежимо мало.

 Подводимый тепловой поток .

 Течение газа в соплах и диффузорах. Истечением называется ускоренное движение газа через относительно короткие каналы особой формы – сопла (конфузоры), в которых давление по направлению потока падает. В диффузорах за счет снижения скорости давление по направлению потока увеличивается. В этих каналах время пребывания потока незначительное и поэтому теплообменом между потоком и внешней средой можно пренебречь, т.е. течение адиабатное (). Так как техническая работа в потоке отсутствует, то уравнение I закона (32) при стационарном течении переходит в уравнение сохранения полной энтальпии. Для потока газа  и

. (38)

 В уравнение (33) в явном виде не входит диссипация , что позволяет для соответствующего равновесного (согласно  закону (21), адиабатный равновесный процесс является изоэнтропным:) течения записать

 (39)

 Реальное истечение всегда сопровождается диссипативными явлениями вязкого трения и др. Вследствие этого, действительная скорость истечения  меньше теоретической , т.е.

 (40)

где -скоростной коэффициент сопла (в зависимости от профиля и чистоты обработки ).

 С учетом (39) и (40), скорость истечения

  (41)

 В суживающихся соплах можно ускорить поток газа только до скорости равной местной скорости звука. При этом перепад давления   достигает критического

значения  (для двухатомных газов, а для трехатомных и выше ) и не меняется при повышении  или снижения давления окружающей среды  за соплом. Для полного расширения потока и перехода через скорость звука при  необходимо применять комбинированное сопло Лаваля.

 Переход от равновесного к реальному течению в диффузоре (при звуковом течении диффузор-это плавно расширяющийся канал; оптимальный угол конусности 6-8о ) в расчетах обеспечивается обычно введением изоэнтропного к.п.д.

  (42)

 Пример 7. Водяной пар с начальным давлением МПа и температурой  вытекает в атмосферу с давлением   МПа. Определить скорость истечения  через суживающееся и комбинированное (расширяющиеся) сопло, если в обеих случаях коэффициент скорости

 Процесс истечения реализуется в области перегретого пара и поэтому . Так как   и , то в суживающимся канале сопла будет достигнута скорость близкая к критической и  МПа.

 Пренебрегая скоростью  на входе в сопло и используя -диаграмму (приложение Н), определим энтальпии h1 (p1, t1) и и рассчитаем скорость истечения из суживающегося сопла по формуле (41):  м/с.

 Для комбинированного сопла , т.к. давление  в выходном сечении в расчетном режиме совпадает с давлением окружающей среды. Расчет по формуле (41) дает: м/с.

 Рабочие процессы в машинах. Установившейся режим работы компрессоров, турбин, различных нагнетателей, насосов и др. характеризуется стационарным течением газа или жидкости с подводом или отводом технической работы. Обычно кинетической энергией потока на границах контрольного пространства (см.рис.3) можно пренебречь и поэтому уравнения (35) и (36) имеют вид

  (43)

  (44)

 В машинах, предусматривающих сжатие и перемещение рабочего тела (компрессоры, насосы, вентиляторы и др.) работа  и внутренняя мощность  В расширительных машинах, например, в турбинах, работа  и мощность .

 В первом приближении расчет проводят для соответствующего равновесного процесса , а во втором приближении учитывают потери работы, связанные с диссипацией энергии в реальном процессе, путем введения относительного внутреннего к.п.д. . Для компрессорных машин , а для турбин . Индекс «р» показывает работу в равновесном процессе.

 В охлаждаемых компрессорах работу  определяют по уравнению (44), используя опытное значение условного показателя  политропы, а теплоту охлаждения находят по уравнению (43).

На главную