Учебная работа. Разработка автоматизированной системы контроля и учета энергоносителей на промышленном предприятии

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Разработка автоматизированной системы контроля и учета энергоносителей на промышленном предприятии

Содержание

1. задача 1

. Задача 2

. Задача 3

. Задача 4

. Задача 5

. Контрольные вопросы

Список использованной литературы

1. Задача 1

Водяной пар с параметрами x1=0,92, v1=1м3/кг изменяет состояние в процессе p=const. Параметры пара в конце процесса: t2=450°C.

определить и рассчитать:

состояние и параметры пара в начале и в конце процесса;

работу процесса и количество теплоты, участвующее в нем;

изменение внутренней анергии, энтальпии и энтропии.

состояние и параметры пара в начале процесса

x1=0,92=1м3/кг=const1=2520кДж/кг

s1=6,75кДж/(кг*К)

р1=2.4=0.24МПа;

t1=100°C

состояние: влажный насыщенный пар (х<1)

Состояние и параметры пара в конце процесса

t2=450°C

x2=отсутствует

v2=2,1м3/кг

h2=3390кДж/кг

s2=8,47кДж/(кг*К)

р2= р1=2.4=0.24МПа;

состояние: перегретый пар (x=отсутствует)

работа процесса l= p(v2 — v1 ) = 240(2.1-1) = 264кДж/кг

Изменение внутренней анергии

ΔU = h2 — h1 — (р2 v2 — р1 v1) = 3390-2520-(240*2.1-240*1) = 606 кДж

количество теплоты, участвующее в процессе

q= ΔU + l = 606+264=810кДж

2. задача 2

Влажный воздух массой М=11кг при давлении 745 мм.рт.ст с относительной влажностью φ1=5% и при температуре t1=70°C изменяет свое состояние по процессу d=const.

Определить все недостающие параметры воздуха в начале и в конце процесса (энтальпию, температуру, относительную влажность, точку росы, влагосодержание) и рассчитать газовую постоянную воздуха, молекулярную массу и количество теплоты, участвующее в процессе.

t1 = 70°C

φ1=5%

d1= const=10 (г/кг св)=0,01 (кг/кг св)

h1=91 кДж/(кг св)

tp=12°C

pп=1.5кПа=12 мм.рт.ст.

рн1=1500кПа/5%=12 мм.рт.ст/0,05=240 мм.рт.ст

t2 = 20°C

φ2=70%

d2= d1=0,01 (кг/кг св)

h2=42 кДж/(кг св)

tp=12°C

pп=1.5кПа=12 мм.рт.ст.

рн2=17 мм.рт.ст

Мвв= 28,95 — 10,93 (φ* рн )/В =28,95 — 10,93 рп /В = 28,95 — 10,93 (12/745) = 28,7739 кг/моль

Rвв = 286,7+462*d = 286,7+462*0,01=291,32 Дж/кг*К

Q = С*М*Δt = M(h1 — h2) = 11 (91-42) = 539 кДж

3. задача 3

Трехслойная панель с двух сторон омывается воздухом.

определить общее сопротивление теплопередачи конструкции, плотность теплового потока, температуры на поверхностях панели и на границах слоев и толщину зоны промерзания конструкции, если

δ1= 0,06м

δ2= 0,21м

δ3= 0,03м

tж1=20°C

α1= 3 Вт/(м2*К)

λ1=0,9 Вт/ (м*К)

λ2=0,06 Вт/ (м*К)

λ3=0,7 Вт/ (м*К)

tж2= -28°C

α2= 4,0 Вт/(м2*К)

Общее сопротивление теплопередачи конструкции

R0 = Rв + R1+ R2+…+ Rн

Rв=

Rн=

R0=1/3 + 0.06/0.9 + 0.21/0.06 + 0.03/0.7 + ¼ = 4.193 (м²·°C/Вт)

плотность теплового потока

q = К* (tж1- tж2) = = = 11,448 Вт

t1= 20 — 11.448 (1/3)=16.184°C

t2= 20 — 11.448 (1/3+0,06/0,9)=8,0°C

t1= 20 — 11.448 (1/3+0,06/0,9+0,21/0,06)=-24,647°C

t1= 20 — 11.448 (1/3+0,06/0,9+0,21/0,06+0,03/0,7)=-25,138°C

Толщина зоны промерзания

δ пр= δ3+ δх

q = (t0-t3)/ (δх /0.06)

.448=(0-(-24.647))/ (δх /0.06)

(δх /0.06)=24.647/11.448

(δх /0.06)=2.1529

δх =0.129 м

δ пр= 0,03+ 0,129=0,189м

. задача 4

Железобетонная панель высотой 2,9м с температурой на поверхностях 80°C охлаждается воздухом с температурой 10 °C за счет естественной конвекции и теплового излучения. Степень черноты поверхности 0,7.

Рассчитать общий коэффициент теплоотдачи у поверхности панели.

Решение

Общий коэффициент теплоотдачи α0=αл+αконв

αл = (Вт/м2*К)

αл = = 5,19 (Вт/м2*К)

температура пограничного слоя tf = °C

tf = = 45 °C

Критерий Грисгофа

Gr= ;

Где — температурный напор ()

— коэффициент кинематической вязкости среды

Pr = — критерий Прандтля (можно принимать из таблиц)

— коэффициент кинематической вязкости среды

— коэффициент температуропроводности;

Где — коэффициент теплопроводности пограничного слоя;

С — теплоемкость;

— плотность

№Gr *PrСn110-3÷5*1021.181/825*102÷2*1070.541/432*107÷1*10130.1351/3Gr= = =0.2055*1012 ;

= 0,0276(Вт/м*К)

Pr= 0,699

Gr *Pr = 0,2055*1012*0,699= 0,1436*1012

С = 0,135

n = 1/3

Критериальное уравнение конвективного теплообмена при свободной конвекции

Nu = С* (Gr*Pr)n

Где

Nu — критерий Нуссельта — характеризует интенсивность конвективного теплообмена;

Nu =

Где l — определяющий размер

— коэффициент теплопроводности

Nu = 0,135* (0,1436*1012)1/3 = 707,4

,4=

= 6,806 Вт/м2*К

α0=αл+αконв= 5,19+6,806=11,99 Вт/м2*К

. задача 5

Бетонная панель толщиной 0,35м с теплофизическими характеристиками λ = 0,7 Вт/(м*К), с = 0,9 кДж/(кг*К), ρ = 800кг/м3 имеет в начальный момент времени температуру t0= 85 °C. Панель охлаждается с двух сторон воздухом с температурой tж= 5°C и коэффициентами теплоотдачи α1= 6,5 Вт/(м2*К) и α2= 3,5 Вт/(м2*К).

рассчитать методом конечных разностей распределение температуры по сечению через τ=6 часов и количество отданной теплоты.

Принимаем количество слоев n=5

Толщина каждого из них равна:

= 0.35/5 = 0.07м

Коэффициент температуропроводности а

= = 0,0035

= = 0,7 ч

= 6/0.7=8.57

Для определения температуры внутренних слоев воспользуемся формулой

=

Для определения температуры наружных слоев воспользуемся формулой:

=

Результаты вычислений сводим в таблицу:

№n-1nn+1n+2n+3085.085.085.085.085.00.753.585.085.085.064.31.443.969.285.074.656.62.141.064.571.970.853.72.836.256.567.662.847.83.533.451.959.757.744.14.230.246.554.851.939.74.927.742.549.247.336.35.625.338.544.942.833.06.323.235.140.638.930.1

количество отданной теплоты рассчитаем по формуле:

tк = = (23.2+35.1+40.6+38.9+30.1)/5 = 33.6 °C

Q=0.9*800*(85-33.6)= 37009.7 кДж/м3

6. Контрольные вопросы

Какая разница между интенсивными и экстенсивными параметрами состояния?

параметры состояния — физические величины, характеризующие состояние термодинамической системы в условиях термодинамического равновесия <#"justify">2. H-d- диаграмма влажного воздуха

Н-d-диаграмма влажного воздуха — диаграмма, широко используемая в расчетах систем вентиляции <#"justify">3. Что понимается под конвективным теплообменом?

Понятие конвективного теплообмена охватывает процесс теплообмена при движении жидкости или газа. При этом перенос теплоты осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью. Под конвекцией теплоты понимают перенос теплоты при перемещении макрочастиц жидкости или газа в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой. Конвекция возможна только в подвижной среде, здесь перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды.

Конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью соприкасающегося с ними тела называется конвективной теплоотдачей (теплоотдачей).

Различают свободную и вынужденную конвекцию. В случае свободной конвекции движение в рассматриваемом объеме жидкости возникает за счет неоднородности в нем массовых сил. Например, если жидкость с неоднородным распределением температуры, и, как следствие, с неоднородным распределением плотности находится в поле земного тяготения, то в ней возникает свободное гравитационное движение.

Вынужденное движение рассматриваемого объема жидкости происходит под действием внешних поверхностных сил, приложенных на его границах, за счет предварительно сообщенной кинетической энергии (например, за счет работы насоса, вентилятора, ветра).

Вынужденное движение может, в общем случае, может сопровождаться свободным. Относительное влияние последнего тем больше, чем больше разница температур отдельных частиц среды и чем меньше скорость вынужденного движения. При больших скоростях вынужденного движения влияние свободной конвекции становится пренебрежимо мало.

Конвективный теплообмен (КТ)- сложное явление распространения или передачи теплоты совместно конвекцией и теплопроводностью. Важнейшим видом КТ является теплоотдача.

Теплоотдача — обмен тепловой энергией между твердой поверхностью и подвижным теплоносителем.

В общем случае коэффициент теплоотдачи переменен по поверхности F. Он зависит от большого количества факторов и является функцией формы и размеров тела, режима движения, скорости и температуры жидкости, физических параметров жидкости и других величин. По-разному протекает процесс теплоотдачи в зависимости от природы возникновения движения жидкости.

Чтобы привести жидкость в движение, к ней необходимо приложить силу. Силы, действующие на жидкость, можно разделить на массовые (или объемные) и поверхностные. Массовыми называют силы, приложенные ко всем частицам жидкости и обусловленные внешними силовыми полями (например, сила тяжести). Поверхностные силы возникают вследствие действия окружающей жидкости или твердых тел; они приложены к поверхности контрольного объема жидкости. Такими силами являются силы внешнего давления и силы трения.

Естественная (свободная) конвекция возникает под действием неоднородного поля внешних массовых сил (сил гравитационного, инерционного, магнитного, или электрического поля), приложенных к частицам жидкости внутри системы.

Вынужденная конвекция возникает под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или под действием однородного поля массовых сил, действующих в жидкости внутри системы. Вынужденная конвекция может осуществляться также за счет запаса кинетической энергии, полученной жидкостью вне рассматриваемой системы.

4. Какие существуют виды конденсации и чем они отличаются друг от друга?

Конденсация — переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое при докритических параметрах; фазовый переход <#"justify">5. Что понимается под процессом теплопередачи?

Теплопередача — физический <#"justify">пар воздух теплоотдача теплообмен

Список использованной литературы:

1.Н.Н. Лариков «Теплотехника» Москва, Стройиздат, 1985 г.;

.программа, методические указания и задания к курсовой работе для студентов заочного обучения специальности 1-70 01 01 «Производство строительных изделий и конструкций» БНТУ, Минск, 2006г

3.dic.academic.ru <HTTP://dic.academic.ru>

.ru.wikipedia.org

.enc-dic.com

Учебная работа. Разработка автоматизированной системы контроля и учета энергоносителей на промышленном предприятии