Задачи к экзамену и зачету

Задача №. Определить степень утилизации теплоты вентиляционных выбросов с помощью воздухо-воздушного теплоутилизатора с учетом влаговыпадения из вытяжного воздуха. Температура и влагосодержание наружного воздуха – 25 ^оС и 5 г пара / кг сух. возд., воздуха, удаляемого из помещения, + 25 ^оС и 15 г пара / кг сух. возд. Температура удаляемого воздуха за теплоутилизатором 12 ^оС. Соотношение расходов удаляемого и приточного воздуха 1, 1: 1.

Задача №. Определить степень утилизации теплоты вентиляционных выбросов с помощью системы рекуперативных теплообменников с промежуточным теплоносителем и с учетом влаговыпадения из вытяжного воздуха. Температура и влагосодержание наружного воздуха – 25 ^оС и 5 г пара / кг сух. возд., воздуха, удаляемого из помещения, + 25 ^оС и 15 г пара / кг сух. возд. Температура удаляемого воздуха за теплоутилизатором 12 ^оС. Соотношение расходов удаляемого и приточного воздуха 1, 1: 1.

Задача №. Докажите, что регенеративный подогрев конденсата и питательной воды приводит к повышению КПД паросилового цикла.

Задача №. Докажите, что комбинированное производство тепла и электроэнергии более эффективно, чем раздельное при равных условиях транспортирования энергии.

Задача №. Докажите, что с увеличением ступеней в выпарной установке с выпарными аппаратами мгновенного (адиабатного) испарения снижается потребление тепоты на установку.

Задача №. Докажите, что с увеличением ступеней в выпарной установке с поверхностными выпарными аппаратами снижается потребление греющего пара на установку.

Задача №. Докажите, что использование теплоты оборотной воды с помощью теплового насоса может привести к снижении потребления ТЭР на предприятии.

Задача №. Предложите варианты схем и оцените возможную экономию теплоты в энергохозяйстве предприятия с централизованной системой снабжения сжатым воздухом.

Задача №. Оцените потери эксергии в рекуперативном водоводяном рекуперативном теплообменнике. Расходы сетевой воды и воды отопительного контура 18 т/ч и? т/ч. Температурный график внешней теплосети 115 / 70 ^оС, отопительного контура 95/65 ^оС. Термический КПД теплообменника 0, 97. Гидравлические потери принять равными 30 кПа для сетевой воды и25 кПа – для воды отопительного контура. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению потерь эксергии в теплообменнике.

Задача №. Оцените потери эксергии в пароводяном рекуперативном теплообменнике. Расходы нагреваемой воды и воды отопительного контура 18 т/ч. Температура греющего пара 130 ^оС. Температурный отопительного контура 95/65 ^оС. Термический КПД теплообменника 0, 97. Потерями эксергии вследствие гидравлических потерь пренебречь. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению потерь эксергии в пароводяном подогревателе.

Задача №. Насколько изменится эксергия перегретого пара при его полной / частичной конденсации в рекуперативном теплообменнике? Температура перегретого пара 140 ^оС, тепература конденсации пара 130 ^оС и конденсата 110 ^оС. При частичной конденсации пара долю конденсата принять равной 0, 85 расхода пара. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению потерь эксергии в пароводяном водоподогревателе, если начальная температура воды 70 ^оС конечная ― +95 ^оС. Расход воды 12 кг/с.

Задача №. Построить процесс обработки воздуха в СКВ для зимних условий в H, d - диаграмме и оценить затраты теплоты и холода на реализацию процесса. Начальные параметры воздуха зимой – 15 ^оС и 70 %,. Параметры воздуха в помещении 20 ^оС и 60 %.

Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению энергозатрат на СКВ.

Задача №. Построить процесс обработки воздуха в СКВ для летних условий в H, d - диаграмме и оценить затраты теплоты и холода на реализацию процесса. Начальные параметры воздуха летом + 25 ^оС и 80 %. Параметры воздуха в помещении 20 ^оС и 60 %. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению энергозатрат на СКВ.

Задача №. Рассчитать расход пара на 1-корпусную выпарную установку с поверхностным выпарным аппаратом. Пар греющий — насыщенный при 130 ^оС. Температура конденсата 115 ^оС. Концентрация исходного водного раствора KCL 5 %, температура 20 ^оС. Температура раствора на выходе из аппарата 108 ^оС. Рабочее давление раствора в аппарате – атмосферное. Теплотой растворения пренебречь. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению расхода пара на установку.

Задача №. Рассчитать расход теплоты на сушильную камеру. Расход материала (по сухой массе) 36 т/ч. Начальное влагосодержание материала 85 %, температура 18 ^оС. Конечное влагосодержание материала 5 %. Температура сушильного агента (воздуха) перед сушильной камерой 155 ^оС, влагосодержание 14 г пара/кг. сух. возд. За сушильной камерой +50 ^оС и 60 г пара/кг сух. возд. Температуру влажного материала принять равной температуре смоченного термометра. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению теплопотребления на сушку.

Задача №. Рассчитать расход теплоты на сушильную установку. Сушильный агент – смесь воздуха и дымовых газов. Расход материала (по сухой массе) 48 т/ч. Начальное влагосодержание материала 75 %, температура 20 ^оС. Конечное влагосодержание материала 1 %. Температура сушильного агента перед сушильной камерой 160 ^оС, влагосодержание 14 г пара/кг. сух. возд. За сушильной камерой — 50 ^оС и 50 г пара/кг сух. возд. Температуру влажного материала принять равной температуре смоченного термометра. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению теплопотребления на сушку.

Задача №. Рассчитать расход пара на моечную машину непрерывного действия. Расход деталей 36 т/ч. Материал – сталь. Начальная и конечная температуры деталей 18 и 60 ^оС. Расход воздуха, удаляемого вытяжным вентилятором их машины 5 тыс.м³/ч. Его температура 30 ^оС, относительная влажность 95 %. Греющий теплоноситель – пар насыщенный при температуре 120 ^оС. Температура моющего раствора NaOH 65 ^оС. Потерями моющего реагента и сливом избыточного количества раствора в канализацию пренебречь. Потери теплоты через ограждения принять равными 10 % общего теплопотребления. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению теплопотребления на работу моечной машины.

Задача №. Рассчитать расход теплоты на выпарную установку с АМИ. Пар греющий — насыщенный при 130 ^оС. Температура конденсата 115 ^оС. Концентрация исходного водного раствора CaCL₂ 5 %, температура 20 ^оС. Температура раствора на выходе из установки 50 ^оС. Рабочее давление раствора ниже атмосферного. Температура дистиллята 30 ^оС. Теплотой растворения пренебречь.

Задача №. Рассчитать расход топлива на установку с АПГ. Греющий теплоноситель — смесь продуктов сгорания природного газа с воздухом при температуре 700 ^оС и влагосодержании 50 г пара/кг сух. возд. Температура продуктов сгорания до смешения с воздухом 1400 ^оС, удельный расход воздуха на горение 10, 5 м³/м³, выход сухих продуктов сгорания 11, 5 м³/м³, влагосодержание 135 г пара/кг сух. газ. Концентрация исходного водного раствора KCL 5 %, температура 20 ^оС. Температура раствора на выходе из аппарата 85 ^оС, концентрация 35 %. Рабочее давление в аппарате – атмосферное. Теплотой растворения пренебречь. Изобразите процесс выпаривания раствора в H, d – диаграмме. Предложите и обоснуйте мероприятия по использованию ВЭР за АПГ.

Задача №. Рассчитать расход топлива на сушильную установку. Сушильный агент – смесь воздуха с топочными газами. Рассчитать расход теплоты на сушильную установку. Сушильный агент – смесь воздуха и дымовых газов. Расход материала (по сухой массе) 24 т/ч. Начальное влагосодержание материала 80 %, температура 20 ^оС. Конечное влагосодержание материала 3 %. Температура сушильного агента перед сушильной камерой 160 ^оС, влагосодержание 14 г пара/кг. сух. возд. За сушильной камерой — 50 ^оС и 50 г пара/кг сух. возд. Температуру влажного материала принять равной температуре смоченного термометра. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению теплопотребления на сушку.

Задача №. Рассчитать расход теплоты на систему вентиляции за отопительный период. Режим работы предприятия двухсменный. Регион – г. Москва. Температура воздуха в помещениях объекта 20 ^оС. Внутренний объем зданий (за вычетом загромождающих конструкций и оборудования) 135 тыс. м³. Кратность воздухообмена 6. Продолжительность работы вентиляционных систем при температуре ниже t^н_р 300 ч. Предложите и обоснуйте мероприятия по снижению расхода теплоты на систему вентиляции.

Задача №. Изобразить тепловую схему и предложить технические решения по повышению эффективности использования топлива в системе с паровым котлом, противодавленческим турбогенератором, технологической установкой и системой отопления. Какими показателями можно оценить эффективность использования теплоты в такой системе?

Задача №. Оцените возможную экономию ТЭР при замене водяной системы отопления на панельно-лучистую. Потребление теплоты 36 Гкал/ч. Температура воздуха в помещениях 20 ^оС. Потери теплоты в тепловых сетях 25 %. Допустимое снижение температуры воздуха в помещениях при использовании панельно-лучистого отопления 4 ^оС. Средняя температура наружного воздуха в отопительный период – 3, 1 ^оС.

Задача №. Оцените возможную экономию теплоты при замене прямоточной системы вентиляции на систему с рециркуляцией. Расход воздуха в системе 60 тыс. м³/ч. температура наружного воздуха – 3, 1 ^оС. Температура приточного воздуха 18 ^оС, воздуха, удаляемого из помещения, + 23 ^оС. Доля расхода воздуха, подаваемого на рециркуляцию, — 30 %.

Задача №. Оцените экономию теплоты при оснащении системы приточно-вытяжной вентиляции тепловым насосом. Расход воздуха в системе 60 тыс. м³/ч. температура наружного воздуха – 3, 1 ^оС. Температура приточного воздуха 18 ^оС, воздуха, удаляемого из помещения, + 23 ^оС. Температура удаляемого воздуха за тепловым насосом 15 ^оС. Коэффициент трансформации теплового насоса принять равным 3, 5. Конденсация водяного пара из удаляемого воздуха отсутствует.

Задача №. Оцените количество теплоты, получаемой с помощью теплового насоса парокомпрессионного типа, если расход воздуха в системе вентиляции 60 тыс. м³/ч. температура наружного воздуха – 3, 6 ^оС. Температура приточного воздуха 18 ^оС, воздуха, удаляемого из помещения, + 25 ^оС. Температура удаляемого воздуха за тепловым насосом 15 ^оС. Коэффициент трансформации теплового насоса принять равным 3, 5. Конденсация водяного пара из удаляемого воздуха отсутствует.

Задача №. Оцените количество теплоты, получаемой с помощью теплового насоса абсорбционного типа, если расход воздуха в системе вентиляции 60 тыс. м³/ч. температура наружного воздуха – 3, 6 ^оС. Температура приточного воздуха 18 ^оС, воздуха, удаляемого из помещения, — + 25 ^оС. Температура удаляемого воздуха за тепловым насосом 15 ^оС. Коэффициент трансформации теплового насоса принять равным 3, 5. Конденсация водяного пара из удаляемого воздуха отсутствует. В генератор теплового насоса в качестве греющего теплоносителя подается вторичный пар из выпарной установки, температура которого 110 ^оС.

Задача №. Оцените количество теплоты, получаемой с помощью теплового насоса пароэжекторного типа, если расход воздуха в системе вентиляции 60 тыс. м³/ч. температура наружного воздуха – 3, 6 ^оС. Температура приточного воздуха 18 ^оС, воздуха, удаляемого из помещения, — + 25 ^оС. Температура удаляемого воздуха за тепловым насосом 15 ^оС. Конденсация водяного пара из удаляемого воздуха отсутствует. В качестве рабочего пара в эжектор теплового насоса подается насыщенный пар давлением 0, 7 МПа. Коэффициент инжекции принять равным 0, 2.

Задача №. Оцените количество теплоты, возвращаемой в систему пароснабжения предприятия с помощью струйного компрессора при повышении давления 1 т/ч пара вскипания конденсата (0, 15 МПа) до 0, 3 МПа при коэффициенте инжекции 0, 2 и давлении рабочего пара 0, 6 МПа.

Задача №. Оцените количество энергии, получаемой в ДГА, если давление газа до него 5 МПа и за ним 4 МПа. Температуры ^оС и ^оС Расход газа 100 м³/ч.

Задача №. Насколько повысится КПД цикла Карно, если начальная температура рабочего тела повысится с 500 ^оС до 1300 ^оС? Конечная температура рабочего тела

20 ^оС.

Задача №. Какие из параметров цикла необходимо повысить для увеличения КПД Цикла Ренкина при неизменной температуре охлаждающей воды?

Задача №. Какие из параметров цикла необходимо повысить для увеличения КПД Цикла Брайтона при неизменной температуре выхлопа?

Задача №. Определить степень утилизации теплоты вентиляционных выбросов с помощью системы регенеративного теплообменника с вращающимся ротором и с учетом влаговыпадения из вытяжного воздуха. Температура и влагосодержание наружного воздуха – 25 ^оС и 5 г пара / кг сух. возд., воздуха, удаляемого из помещения, + 25 ^оС и 15 г пара / кг сух. возд. Температура удаляемого воздуха за теплоутилизатором 12 ^оС. Соотношение расходов удаляемого и приточного воздуха 1, 15: 1.

Задача №. Определить теплопотери с охлаждающей водой из ректификационной установки непрерывного действия. Дистиллят – спирт этиловый C₂H₅OH; G_D = 15 т/ч; x_D = 94 %; t_D = 40 ^оС; x_W = 3 %; t_W» 100 ^оС; R = G_R / G_D; x_F = 40 %; t_F = 30 ^оС; t ¢ _о.в. = 25 ^оС, t ¢ ¢ _о.в. = 32 ^оС; t _в1 = 20 ^оС; j_в1 = 60 %; t _в2 = 23 ^оС; h ₀ = h _s (140 ^оС); h _s– энтальпия насыщенного пара; t₁ = 120 ^оС; u = 0, 2 – коэффициент инжекции; G _и.г. = 1, 5 % G_V – расход инжектируемого газа; H _и.г. – энтальпия инжектируемого газа (воздуха) при температуре t_V и j = 100 %.

Задача №. Определить теплопотери с воздухом, удаляемым из моечной машины. Расход деталей 24 т/ч. Материал – сталь. Начальная и конечная температуры деталей 18 и 60 ^оС. Расход воздуха, удаляемого вытяжным вентилятором их машины 5 тыс.м³/ч. Его температура 30 ^оС, относительная влажность 95 %. Греющий теплоноситель – пар насыщенный при температуре 130 ^оС. Температура моющего раствора NaOH 65 ^оС. Потерями моющего реагента и сливом избыточного количества раствора в канализацию пренебречь. Потери теплоты через ограждения принять равными 15 % общего теплопотребления моечной машины.

Задача №. Определить снижение затрат электроэнергии на привод насоса, если в результате применения ЧРП напор, создаваемый насосом снизился на 10 %, а расход воды в системе – на 15 %. До этого расход воды составлял 180 т/ч. Напор – 30 м вод.ст.

Задача №. Оценить, насколько снизится отопительная нагрузка здания, если после замены водяного отопления на панельно-лучистое температура воздуха в помещении снизилась с 18 ^оС до 15 ^оС? Объем здания (по наружным обмерам) 60 тыс. м³. Средняя температура воздуха в помещениях 22 ^оС, наружного – 10 ^оС.