Определение начального давления и плотности рабочего тела. Расчет площади поверхности нагрева и конечной температуры нагреваемой воды

Задача №1

Дано: V=300 л, Р₁=5,6 МПа, t₁=40⁰C, t₂=270⁰C, с_р=0,75 кДж/кг•К

Найти: Р₂, Q

Решение:

1. Находим теплоемкость из уравнения теплового баланса

, где  кДж/кг•К;

 - газовая постоянная, Дж/кг•К;

М – молекулярная масса N₂, моль/кг;

кг – масса газа

 кДж

2. Находим давление из уравнения Клайперона-Менделеева

 Па

Задача №2

Газ CO₂ в процессе подвода теплоты расширился до давления 6 бар.Определите начальное давление и плотность рабочьего тела, а также подведенное количество теплоты, если массовый расход газа составляет 1200 кг/ч

Дано: 3V₁= V₂, Р₂=6•10⁵ Па, t=650⁰C, G=1200 кг/ч

Найти: Р₁, Q, ρ

Решение:

1. Так как процесс изотермический , тогда определяем объем из уравнения Клайперона

, где  - газовая постоянная, Дж/кг•К;

М – молекулярная масса СО₂, моль/кг

 м³/кг

2. Находим объем V₁ из соотношения 3V₁= V₂

 м³/кг

3. Находим Р₁ из равенства

 Па

3. Находим плотность

, где G-массовый расход, кг/ч

 кг /м³

3. Находим работу процесса

 Дж/кг

3. Находим теплоемкость, т.к. процесс изотермический

Вт =63,9 кВт

Задача №3

В теплообменном аппарате с прямоточным движением в теплосистеме протекает каждый час V₁=300 дм³ горячей жидкости плотностью ρ_в=999,8 кг/ м³и теплоемкостью с_в=4,2 кДж/кг•К. Начальная температура жидкости t₁^’=383 К, а конечная t₁^”=293 К.Определить площадь поверхности нагрева – F и конечную температуру Т₂ нагреваемой воды, протекающей через аппарат, если за каждый час по нему протекает V₂=0,8 м³. С начальной температурой на входе t₂^’=280 К. Коэфицент теплоотдачи к=1,04 Вт/м²К

Дано: V₁=300 дм³, V₂=0,8 м³,  t₁^’=383 К , t₁^”=293 К, t₂^’=280 К, с_р=2,93 кДж/кг•К, с_в=4,2 кДж/кг•К, ρ=1100 кг/ м³, ρ_в=999,8 кг/ м³, к=1,04 Вт/м²К

Найти: F, t₂^’’

Решение:

1. Определяем

, где

-массовый расход, кг/ч; с_р- теплоемкость вещества, кДж/кг•К ;

ρ- плотность вещества, кг/ м³

кг/ч

 Дж/чВт

2. Определяем конечную температуру воды из уравнения теплового баланса

, где с_в- теплоемкость воды

 кг/ч

К

3. Определяем среднюю температуру

, где - разность начальных температур, К;

- разность конечных температур, К

К

3. Определяем площадь поверхности, выражая из уравнения теплопередачи

, где к- коэффициент теплопередачи

 м²