Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Псковский государственный университет Псковский политехнический институт Инженерно-строительный факультет ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ И ТЕПЛОТЕХНИКИ КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 270800 СТРОИТЕЛЬСТВО Псков «Квадрант» 2012 Основы гидравлики и теплотехники. Контрольные задания для студентов заочной формы обучения по направлению подготовки 270800 Строительство. – Псков: Квадрант, 2012. – 11 с. В контрольных заданиях приведены исходные данные по вариантам для решения задач, указания по выполнению расчетов и список рекомендуемой литературы. © Воронков С.С., 2012 © Квадрант, 2012 –2– Содержание Введение……………………………………………………………………….... 4 Контрольная работа №1……………………………………………………… 5 Контрольная работа №2……………………………………………………… 8 Список рекомендуемой литературы………………………………………… 11 –3– Введение К решению задач контрольного задания следует приступать только после изучения соответствующего раздела курса. Только сознательное (не «механическое») решение задачи приносит пользу и помогает закреплению знаний. Перед выполнением контрольной работы рекомендуется ознакомиться с ходом решения аналогичных задач по учебной литературе. Следует стараться запомнить и примерные значения параметров задачи (исходных и вычисленных): они также содержат полезную информацию. Контрольные задания составлены по стовариантной (численной) системе, в которой к каждой задаче исходные данные выбираются из соответствующих таблиц по последним цифрам шифра (личного номера) студента заочника. Вариант работы должен соответствовать номеру группы и шифру студента. Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются. При вычислении контрольных задач необходимо соблюдать следующие условия: а) выписывать условие задачи и исходные данные; б) решение задач сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулу и откуда они берутся (из условия задачи, из справочника или были определены выше и т. д.); в) вычисления производить в единицах СИ, показывать ход решения. После решения задачи нужно дать краткий анализ полученных результатов и сделать выводы. Всегда, если это возможно, нужно осуществлять контроль своих действий и оценивать достоверность полученных числовых данных; г) в конце работы привести список использованной литературы и поставить свою подпись; д) для письменных замечаний рецензента оставлять чистые поля в тетради и чистые 1-2 страницы в конце работы; е) исправления по замечанию рецензента должны быть записаны отдельно на чистых листах в той же тетради после заголовка «Исправления по замечаниям»; ж) работа, в которой вышеназванные пункты не выполнены, не проверяется. –4– Контрольная работа №1 (по гидравлике) Задача №1 Определить избыточное давление на дне океана, глубина которого H км, приняв плотность морской воды ρ = 1030 кг/м 3 и считая ее несжимаемой. Определить плотность воды на той же глубине с учетом сжимаемости, и приняв модуль объемной упругости E ГПа. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы №1.1. Таблица №1.1 Последняя цифра шифра H, км 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 10,7 10,8 10,9 Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 E, ГПа 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 Задача №2 Из напорного бака вода течет по трубе диаметром d1 = 20 мм и затем вытекает в атмосферу через насадок (брандспойт) с диаметром выходного отверстия d 2 = 10 мм (смотри рисунок к задаче №2). Избыточное давление в баке p 0 МПа ; высота H м. Пренебрегая потерями энергии, определить скорости течения воды в трубе v1 и на выходе из насадка v 2 . Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы №1.2. Рисунок к задаче №2 –5– Таблица №1.2 Последняя цифра шифра p0 , МПа 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,2 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 H, м 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 Задача №3 Определить напор, необходимый для пропуска расхода воды Q м3/с через трубопровод диаметром d = 300 мм и длиной L м. Трубы стальные новые. Температура воды 20оС. Данные для решения задачи выбрать из таблицы №1.3. Таблица №1.3 Последняя цифра шифра Q, м3/с 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 –6– L, м 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 Задача №4 При испытании насоса получены следующие данные: избыточное давление на выходе из насоса p 2 = 0,35 МПа ; вакуум перед входом в насос h вак = 294 мм рт. ст. ; подача Q л/с; крутящий момент на валу насоса M Н ⋅ м ; частота вращения вала насоса n=800 об/мин. Определить мощность, развиваемую насосом, потребляемую мощность и к.п.д. насоса. Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов считать одинаковыми. Данные для решения задачи выбрать из таблицы №1.4. Таблица №1.4 Последняя цифра шифра Q, л/с 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 6,8 6,9 Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 –7– M, Н⋅м 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Контрольная работа №2 (по теплотехнике) Задача №1 1 кг водяного пара с начальным давлением p1 и степенью сухости x1 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь Is-диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в Pv-, Ts- и Is-диаграммах. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы №2.1. Таблица №2.1 Последняя цифра шифра p1 , МПа x1 , 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 8 0,97 0,96 0,95 0,93 0,93 0,92 0,91 0,95 0,92 0,91 Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 q, кДж/кг 500 480 460 420 420 410 430 470 480 500 Задача №2 Плоская стальная стенка толщиной δ1 ( λ1 = 40 Вт/мК ) с одной стороны омывается газами; при этом коэффициент теплоотдачи равен α1 . С другой стороны стенка изолирована от окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ 2 ( λ 2 = 0,15 Вт/мК ). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α 2 . Определить тепловой поток q Вт/м2 и температуры t 1 , t 2 и t 3 поверхностей стенок, если температура продуктов сгорания равна t г , а воздуха – t в . Данные для решения задачи выбрать из таблицы №2.2. –8– Таблица №2.2 Последняя цифра шифра δ1 , мм α1 , Вт/(м2К) tг , о С 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 6 7 8 9 10 6 5 3 4 35 45 40 30 35 25 42 30 34 38 350 400 370 350 330 300 380 320 400 280 Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 δ2 , мм α2 , Вт/(м2К) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 5 6 7 8 9 10 9 8 6 5 tв , С о 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -20 Задача №3 Определить удельный лучистый тепловой поток q Вт/м2 между двумя параллельно расположенными плоскими стенками, имеющими температуры t 1 и t 2 и степени черноты ε1 и ε 2 , если между ними нет экрана. Определить q при наличии экрана со степенью черноты ε э (с обеих сторон). Данные, необходимые для решения задачи выбрать из таблицы №2.3. Таблица №2.3 Последняя цифра шифра ε1 ε2 εэ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,5 0,55 0,6 0,52 0,58 0,62 0,7 0,65 0,75 0,8 0,6 0,52 0,7 0,72 0,74 0,54 0,58 0,62 0,73 0,77 0,04 0,045 0,05 0,02 0,03 0,025 0,032 0,055 0,06 0,023 Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 –9– t1 , С о 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 t2 , С о 30 35 25 20 40 45 50 55 60 65 Задача №4 Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и противоточной схем. Привести график изменения температур для обеих схем движения. Значения температур газа t 1' и t 1" , воды t '2 и t "2 , расхода воды G и коэффициента теплопередачи K выбрать из таблицы №2.4. Таблица №2.4 Последняя цифра шифра t 1' , о С t 1" , о С t '2 , о С t "2 , о С 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 10 15 20 25 30 25 20 15 10 20 80 80 100 110 120 130 140 130 120 110 –10– Предпоследняя цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 G, кг/с K, Вт/(м2К) 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 Список рекомендуемой литературы Основная 1. Калицун В.И. и др. Гидравлика, водоснабжение и канализация: учебное пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 2004. – 397 с. 2. Теплогазоснабжение и вентиляция: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования; под ред. О.Н. Брюханова. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 400 с. Дополнительная 1. Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика): учебник для вузов. – СПб.: Изд-во СПбГПУ. 2002. – 545 с. 2. Расчет водопроводных сетей: Учеб. Пособие для вузов. – М: Стройиздат, 1983. – 278 с. 3. Теплотехника: Учебник для вузов. Под ред. А.П. Баскакова. – М: Энергоиздат, 1982. – 264 с. 4. Теплотехника. Методические указания и контрольные задания для студентов – заочников инженерно - технических специальностей высших учебных заведений. Балахонцев Е.В., Верес А.А., – М.: ВШ, 1986. – 62 с. 5. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с. 6. Недужий И.А., Алабовский А.Н. Техническая термодинамика и теплопередача. – Киев: ВШ, 1981. – 248 с. –11– Основы гидравлики и теплотехники Контрольные задания для студентов заочной формы обучения по направлению подготовки 270800 Строительство Технический редактор: С.С. Воронков Компьютерная верстка: С.С. Воронков Корректор: Е.Г. Мокринская Отпечатано с готового оригинал-макета __________________________________________________________________________ Подписано в печать: 2012 г. Формат 60х90/16 Гарнитура «Times New Roman». Усл.п.л. 0,7. Тираж 50 экз. Заказ № Адрес издательства: Россия, 180016, г. Псков, ул. Юбилейная, д. 69/127 Квадрант –12–
