Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника»




НазваниеОбщие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника»
страница4/5
Дата публикации22.07.2013
Размер0.57 Mb.
ТипОбщие методические указания
skachate.ru > Математика > Общие методические указания
1   2   3   4   5

^ 3.ПОЯСНЕНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ
Контрольная работа №1
Задача 1.1. Время образования взрывоопасной концентрации
τ = М1/G1,
где М1 – масса газа в помещении при концентрации, равной нижнему концентрационному пределу воспламенения (НКПВ), кг;

G1 – расход газа через отверстие в трубопроводе, кг/с (§ 7.3, 7.4 /1/).

Из уравнения состояния (§ 1.2, 1.4/1/)
М1 = pr1V/R1T
Здесь p, V, T – соответственно, давление, объем и температура смеси (данные по условию); r1 – значение НКПВ газа в объемных долях (приложение 1); R1 = 8314/μ1 – газовая постоянная, Дж/(кг*К); μ1 = молекулярная масса газа (приложение 1).

______________________________

G1 = ξf√2kp21[(p/p)2/k – (p/p1)(k+1)/k]/(k-1)R1T1
если p/p1 > β = [2/(k+1)]k/(k-1)

______________________

G1 = ξf√kp21[2/(k+1)](k+1)/(k-1)/R1T1
если p/p1 β = [2/(k+1)]k/(k-1)
k – показатель адиабаты (приложение 1).

Молекулярная масса смеси (§ 1.4/1/)
μсм = rμ + r1μ1,



где μ – молекулярная масса воздуха (приложение 1);

r = 1- r1 – объемная доля воздуха в смеси

Удельная газовая постоянная смеси (§ 1.2, 1.4/1/)
Rсм = 8314/μсм.
Плотность смеси (§ 1.2, 1.4/1/)
ρсм = p/RсмT
Удельный объем смеси (§ 1.2, 1.4/1/)
νсм = RсмT/p
Изобарная теплоемкость смеси (§ 1.2, 1.4/1/)
Сpсм = Cpg – Cp1g1
где Cp и Cp1 – соответственно, массовая удельная теплоемкость воздуха и газа, Дж/(кг*К); g и g1 – соответственно, массовые доли воздуха и газа (§ 1.4/1/)
g = μr/μсм; g1 = μ1r1/ μсм
Сp = μCp/μ; Сp1 = μ1Cp11

μCp и μ1Cp1 – соответственно, мольная теплоемкость воздуха и газа, Дж/(моль*К) (приложение 1).
Порядок решения задачи


  1. Установите, с дозвуковой или звуковой скоростью будет истечение газа (по величине отношения p/p1).

  2. Рассчитайте секундный расход газа.

  3. Выпишите значение НКПВ газа.

  4. Рассчитайте удельную газовую постоянную горючего газа.

  5. Рассчитайте массу газа в помещении при НКПВ.

  6. Рассчитайте время образования взрывоопасной концентрации.

  7. Рассчитайте среднюю молекулярную массу, газовую постоянную, плотность и удельный объем взрывоопасной смеси.

  8. Выразите состав смеси в массовых долях.

  9. Рассчитайте изобарную удельную массовую теплоемкость смеси.


Задача 1.2. Максимальная длина рукавной линии
l = Q/kπdср(tж – tв)
где Q – количество теплоты, отдаваемое водой воздуху в единицу времени, Вт (равно изменению энтальпии воды ∆Y § 2.4); k – коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, Вт/(м2∙К) (§ 23.1 /1/); tж = (t'ж + t"ж)/2 – средняя температура воды, 0С; tв – температура воздуха, 0С; dср = d + δ – средний диаметр рукава, м.
∆ Ј = СжGж(t'ж - t"ж)
где Сж – теплоемкость воды, Дж/(кг∙К); Gж = πd2ωжρж/4 – массовая подача подача воды по рукаву, кг/с; ρж – плотность воды, кг/м3
k = 1/(1/α1 + δ/λ + 1/α2)
где α1 – коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности рукава, Вт/(м2∙К); α2 – коэффициент теплоотдачи от поверхности рукава к воздуху, Вт/(м2∙К) (§ 20.2 /1/).

Значение α1 рассчитывают по одной из следующих формул: (20.10), (20.14), (20.15) /1/. Вид формулы зависит от величины комплекса ωжd/νж = Re, называемого числом Рейнольдса. Если Re>104, то коэффициент теплоотдачи находят из формулы (20.15), которую можно представить так:
α1 = 0,021λ0,57жω0,8жжρж)0,430.,37жd0,2
значение α2 также рассчитывают по одной из формул (20.20), (20.21), (20.22) /1/ в зависимости от величины комплекса ωвd/Vв. Эти формулы в явном виде можно записать, соответственно, следующим образом:
α2 = 0,5ω0,5вλ0,62ввρв)0,380,18жd0,5
α2 = 0.25ω0,6вλ0,62ввρв)0,380,22жd0,4н
α2 = 0.23ω0,8вλ0,63ввρв)0,370,43жd0,2н
значения параметров воды λж, Сж, ρж, νж выписать из приложения УIII /2/ при средней температуре воды. Значения параметров воздуха λв, Св, ρв, νв выписать из приложения УI /2/ при температуре воздуха. В указанных формулах для условий данной задачи сомножитель (Рrж/Prс)1/4 ≈ 1, и поэтому не учитывается.
Порядок решения задачи


  1. Выпишите значения: кинематического коэффициента вязкости, коэффициентов теплопроводности, удельной изобарной теплоемкости, плотности воды и воздуха.

  2. Рассчитайте число Рейнольдса при движении воды в рукаве. Установите режим движения. Подберите формулу для расчета коэффициента теплоотдачи от воды к стенке рукава.

  3. Рассчитайте число Рейнольдса при поперечном обтекании рукава воздухом. Установите вид движения. Выберите формулу для расчета коэффициента теплоотдачи от поверхности рукава к воздуху.

  4. Рассчитайте коэффициент теплоотдачи от воды, движущейся по рукаву, к воздуху.

  5. Рассчитайте величину допустимого уменьшения энтальпии воды при движении в рукаве.

  6. Рассчитайте максимальную длину рукавной линии при соблюдении условия допустимого уменьшения энтальпии воды.


Задача 1.3. Условия безопасности будут соблюдаться тогда, когда результирующая плотность теплового потока излучением между факелом и поверхностью соседнего объекта qфп будкт меньше значения допустимой qкр
qфп≤qкр
с учетом коэффициента безопасности
βqфп≤qкр
Результирующая плотность теплового потока между факелом и поверхностью тела рассчитывается по формуле
q п = εпрС0[(Тф/100)4 – (Тдоп/100)4
где С0 = 5,77 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2∙К); εпр = 1/(1/εф + 1/ε – 1) – приведенная степень черноты системы факел-поверхность; φ- средний по поверхности полный коэффициент облученности факелом поверхности объекта.

Коэффициент облученности является геометрической характеристикой системой двух взаимноизлучающих поверхностей (см. § 22.3/1/). Его величина зависит от формы, размеров и взаимного расположения этих поверхностей. Формулы для расчета значения коэффициента облученности для конкретных условий приведены в табл. 22.2/1/ и приложении ХХХУ/2/.

Полагаем, что загорание облучаемой поверхности начинается с элементарной площадки dF. По условию проекция факела на вертикальную поверхность имеет форму прямоугольника конечных размеров. В таком случае взаимное расположение в пространстве факела и облучаемой поверхности является плоскопараллельным – элемента поверхности и площадки конечных размеров (см. п. 4 приложение ХХХУ/2/ или табл. 22.2/1/).

Значение φ12 рассчитывается по приведенной в /1/ или /2/ формуле. Средний по поверхности полный коэффициент облученности φ=4φ12. Расчет упрощается, если для нахождения значения φ12 использовать приведенный в литературе график φ12 =f(a/r, b/r) (см. рис. 22.8/1/ или рис. 16.2/2/). В формуле и на графике, как видно из схемы, приняты следующие обозначения: a и b – стороны прямоугольника (а=d/2, b=l/2), r(h) – расстояние между факелом и поверхностью облучаемого объекта.

Минимальное безопасное расстояние будет при соблюдении условия
Βqфп = qkp
В задаче все величины, входящие в расчетное уравнение для qфп, за исключением φ, имеют постоянное значение. Значение φ, по условию может изменяться только в том случае, если расстояние между факелом и поверхностью объекта будет меняться.

Решить задачу – это значит подобрать такое расстояние r, при котором будет соблюдаться равенство, записанное выше. Задачи такого типа решаются методом последовательных приближений, задаваясь расстоянием r. Если за три приема удовлетворительного результата не получается, то полезно построить график Βqфп = f(r) и по нему выбрать значение r, соответствующие qkp. Расчет выполнить в следующем приближении.

Подобным образом решается задача по определению величины противопожарного разрыва между объектами.

Подбор расстояния r, при котором Βqфп = qkp можно сделать по номограмме рис. 16.2/2/. Методика изложена в примере 16.6/2/.
Порядок решения задачи


  1. Задайтесь расстояние r между горящим объектом и соседним с ним, считая его безопасным. Определите величину коэффициента облученности по графику или рассчитайте по формуле для этого случая.

  2. Рассчитайте величину плотности теплового потока излучением, падающего на сгораемую элементарную поверхность соседнего с горящим объекта.

  3. Сравните полученное расчетом значение плотности теплового потока, падающего на элементарную площадку, с допустимым (критическим) значением. При неудовлетворительном совпадении расчетного значения плотности теплового потока с критическим (расхождением более ±5%) расчет безопасного расстояния выполнить во втором (третьем и т.д.) приближении. Аналогично рассчитайте безопасное расстояние для личного состава.


^ Контрольная работа №2
Задача 2.1 Расчет возможного температурного режима при пожаре в помещении выполняется с целью установления:

а) действительного предела огнестойкости строительных конструкций; б) времени эвакуации людей из помещения; в) времени срабатывания датчиков пожарной автоматики и в других случаях.

Среднеобъемная температура среды в помещении при пожаре для любого заданного момента времени τ от начала его развития:
Tm = 0,66 Ta(ηBcpVг0εпрFT3a)0,17,
где Ta – температура продуктов горения, К
Ta = (ηQpн/cpVг) + 273

Здесь η – коэффициент полноты горения (η = 1); Qpн - теплота сгорания жидкости, Дж/кг (приложение 2); Vг – приведенный действительный объем продуктов горения, образующихся при сгорании 1 кг жидкости и коэффициенте избытка воздуха αm, м³/кг
Vг = V°г +V0(αm -1),
г – объем продуктов горения, образующихся при сгорании 1 кг горючей жидкости и теоретически необходимом количестве воздуха, м³/кг (приложение 2); V0 – количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг горючей жидкости, м³/кг (приложение 2); αm - коэффициент избытка воздуха, вычисляется по формуле
αm = Vд/Vо,
В – масса жидкости, сгорающей при пожаре за секунду (расход горючей жидкости) кг/с

____

В = Мо(0,3+0,7√τ/30 )ƒ,
где Мо – массовая скорость выгорания жидкости, кг/(м²∙с) (приложение 2); τ – время, отсчитываемое от начала пожара, мин; Ср – удельная объемная изобарная теплоемкость продуктов горения при постоянном давлении, Дж/(м³∙К)
Ср = 1250 + [0,12 + 0,1/(0,25 + αm)]Тm,τ.
σ0 = 5,7∙10-8 - константа излучения абсолютного черного тела, Вт/(м²∙К); Епр - приведенная степень черноты системы «среда – поверхность ограждения»
Епр = 1/[1 + 0,0022(Тm,τ - 273)],
F – площадь поверхностей теплообмена, м²
F = 2(α + b)H + 2ab.
Локальное значение температуры среды в помещении при пожаре для любого момента времени τ
Тх,у, τ - Тm,τ (0,8 + 0,2У/0,5Н) [1,33 - χ/(2χ + 0,5l)].
Над факелом под перекрытием (χ = 0, у = Н)
То,н,τ = 1,6 Тm,τ.
На высоте от пола (у = 1,5) и на любом расстоянии от границы горения
Тχ,1,5, τ = Тm,τ(0,8 + 0,6/Н) [1,33 - χ/(2χ + 0,5 l)].
Для расчета среднеобъемной температуры в помещении при пожаре необходимо знать значения приведенной степени черноты Епр и удельной теплоемкости Ср. Значения этих физических величин, как видно, являются функцией искомой температуры. Такие задачи решаются методом последовательных приближений.

Задаваясь значением искомой величины Тm,τ, определяют Епр и Ср, а затем рассчитывают среднеобъемную температуру. При неудовлетворительном совпадении результата расчета температуры с принятым ее значением операцию повторяют. Результат расчета температуры в первом приближении берут за исходную величину.

Величиной Тm,τ для нахождения значений Епр и Ср приходится задаваться, исходя из опыта и практики расчета. Полезно воспользоваться графиком рис.19.2/2/ и определить ориентировочно значение tm,τ.

Методика определения среднеобъемной температуры для любого момента времени от начала пожара по номограмме рассмотрена в примере 19.7/2/ и в § 25.2 стр.395/1/.
Порядок решения задачи


  1. Выпишите из приложения 2 значения Qpн, V0г и V0 для заданной жидкости.

  2. Рассчитайте среднее значение коэффициента избытка воздуха αm.

  3. Рассчитайте приведенный объем продуктов горения Vг.

  4. Рассчитайте средний расход горючей жидкости В (В1, В2, В3, ...) соответственно за время развития пожара τ = 2 мин (5, 15 и 30 мин).

  5. Задайтесь значением среднеобъемной температуры в помещении для τ = 2 мин развития пожара. (Здесь полезно воспользоваться номограммой рис. 19.7/2/).

  6. Рассчитайте удельную объемную изобарную теплоемкость среды Ср в помещении при пожаре.

  7. Рассчитайте значение приведенной степени черноты системы Епр.

  8. Рассчитайте значение теоретической температуры горения жидкости Та.

  9. Рассчитайте значение среднеобъемной температуры среды Тm,τ в помещении для τ = 2 мин развития пожара.

  10. Сравните полученное расчетом (п.9) значение среднеобъемной температуры с принятым ранее значением ее для нахождения величин Ср и Епр (пп. 6 и 7). При неудовлетворительном совпадении (расхождение более ±10%) следует задаться новым значением Тm,τ и расчет выполнить в следующем приближении.

  11. Рассчитайте значение температуры под перекрытием над факелом для τ = 2 мин развития пожара.

  12. Рассчитайте температуру среды в помещении на заданных расстояниях от границы горения на высоте 1,5 м от пола для τ = 2 мин развития пожара. По результатам расчетов этого пункта постройте график T = f(χ).

Расчеты по пп.5-10 выполните для 5, 15 и 30 мин развития пожара в помещении. По результатам расчетов постройте графики Tm = f(τ) и Т(х = о, у = н) = f(τ). Последний график в дальнейшем используется для расчета температурного поля в плите перекрытия (задача 2.2 задания), поэтому его следует выполнить на отдельном листе в удобном для работы масштабе.
1   2   3   4   5

Похожие:

Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconОбщие методические указания по выполнению письменных контрольных...
Составитель: О. Ю. Баранова. Теплотехника: Задания и методические указания по выполнению контрольных работ для слушателей факультета...
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconОбщие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника»...
Теплотехника: Задания и методческие указания к контрольной работе для слушателей факультета заочного обучения, по специальности 280705...
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconОбщие методические указания по выполнению контрольных работ Общие положения
Методические указания и задания для выполнения контрольных работ составлены в соответствии с программой курса «Гражданское право»...
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconТематика и задания для контрольных работ и методические указания по их выполнению Общие указания
Задания для контрольных работ и методические указания по их выполнению составлены в соответствии с программой курса «Международные...
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconМетодические указания по изучению дисциплины, выполнению контрольных...
Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Финансы», содержат программу курса,...
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconМетодические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных...
Методические указания к изучению дисциплины «Иностранный язык»
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconМетодические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных...
Методические указания к изучению дисциплины «Иностранный язык»
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconМетодические указания по дисциплине «Теория вероятностей и математическая статистика»
«Экономика». В методических указаниях имеются содержания основных разделов изучаемых дисциплин, общие рекомендации по изучению дисциплины,...
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconУчебно-методический комплекс налоговое администрирование программа...
Программа дисциплины, методические указания по её изучению, подготовке к семинарским и практическим занятиям, выполнению контрольных...
Общие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника» iconМетодические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных...
Методические указания предназначены для студентов дистанционного образования Ургэу при выполнении контрольных работ по основам статистических...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница