Тема №1. Теоретические основы трансформации тепла

Вариант 1. Рассчитать и по полученным данным в координатах t_q—Т построить график изменения коэффициента работоспособности тепла t_q в зависимости от температуры Т в интервале от ∞ до 0К. За температуру окружающей среды T_{о. с.} принять 293 К. Для расчета целе­сообразно задаться следующими значениями Т = 10⁶; 10⁵; 10⁴; 5×10³; 3×10³; 10³; 800; 600; 400; 200; 150; 100; 50; 30; 10; 5; 3; 2; 1; 0,1 K.

Вариант 2. Определить, во сколько раз удельная эксергия холода, полученного при нормальной температуре жидкого гелия, больше удель­ной эксергии холода, полученного при нормальной температуре: а) жидкого водорода; б) жидкого кислорода; в) жидкого аммиака.

Вариант 3. Определить температурные границы между зонами кондиционирования, холодильной техники, криогенной техники и ультранизких температур, если значения эксергетических температурных функций соответственно равны: t_е = t_q'= 0,1; - 1,44;- 100. Темпе­ратура окружающей среды 293К.

Вариант 4. Составить тепловой и эксергетический балансы системы, производящей холод при температуре -20 °С в количестве Q₀ = 25кВт, и определить ее КПД если известно, что потребляемая мощность N = 12,5кВт. Из системы отводится энергия Q_T в виде тепла с коэффици­ентом работоспособности t_q=0,032.

Вариант 5. Определить, каким образом и насколько изменится удельная эксергия хладагента R-12, который при давлении р = 0,15МПа в испарителе холодильной установки переходит из жидкого состояния в состояние сухого насыщенного пара.

Вариант 6. Определить, какое количество эксергии (работы) надо подвести к воздуху в идеальном процессе, чтобы при давлении 0,5МПа перевести его из газообразного состояния при Т = 293К в двухфазное состояние пар — жидкость с содержанием 80% жидкости.

Вариант 7. Определить, во сколько раз уменьшится работа в идеаль­ном теплонасосном цикле, производящем тепло на уровне 80°С, если температура теплоотдатчика изменяется с 293 до 303К.

Вариант 8. Определить зависимость темпа изменения удельного расхода работы (эксергии) в идеальных холодильных установках Δ э_н/ΔТ_н =Т_ос/T_н² при следующих значениях температуры теплоот­датчика Т_н = 293; 253; 213; 173; 133; 93; 13; 8; 3; 2; 1; 0,1 К, Т_о.с. = 293 К.

Вариант 9. Определить отношения изменения удельного расхода эксергии в идеальных холодильных установках (при Т_в = idem) на каждые 3К уменьшения ΔТ_Н в интервалах температур: а) 8-5 К; б) 13-10К; в) 93-90К; г) 173-170К к изменению в интервале 253- 250 К.

Вариант 10. Определить характер и ошибку при подсчете коэффициента работоспособности холода при неизотермическом отводе тепла, если действительный процесс заменяется линейным (см. рис. 1) при следующих условиях: а) Т_н1 = 90 К; Т_н2 = 80 К; б) Т_н1 = 30 К; Т_н2 = 20 К; в) Т_н1 = 14 К; Т_н2 = 4 К. Во всех трех случаях принять Т_о,с = 293 К.

Рисунок 1 - Процесс изменения температуры

Вариант 11. Определить характер и ошибку при подсчете коэффициента работоспособности холода при неизотермическом отводе тепла, если действительный процесс заменяется линейным при следующих условиях (см. рис. 1): а) Т_н1 = 260 К; Т_н2 = 200 К; б) Т_н1 = 260 К, Т_н2 = 140 К в) Т_н1 = 260 К; Т_н2 = 80 К.