Санкт-Петербургский университет государственной противопожарной службы МЧС России

МЧС России
Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы
ТЕПЛОТЕХНИКА
Методические рекомендации и контрольные задания
для слушателей заочной формы обучения (6 лет)
Специальность 280104.65 – «Пожарная безопасность»
Санкт-Петербург
2005

Стоимость выполнения работы по теплотехнике уточняйте при заказе

Задание 1. Термодинамический расчет многоступенчатого поршневого компрессора
Поршневой z-ступенчатый компрессор зарядной станции производительностью G, г/с, наполняя баллоны, сжимает газ по политропе с показателем n до давления P_к, МПа. Начальные параметры газа P₀, кПа, и t₀, °С. Считать значения степеней сжатия для всех ступеней компрессора одинаковыми и, кроме того, после каждой ступени происходит охлаждение газа в холодильнике до начальной температуры t₀. Вода в холодильнике нагревается на Dt_в  (теплоемкость воды C_р= 4190 Дж/(кг∙°С).
Требуется определить:
• степень сжатия в каждой ступени;
• температуру, давление и удельный объем газа в каждой ступени сжатия;
• теоретическую (без учета потерь и влияния «мертвого» объема цилиндров) мощность, потребляемую компрессором;
• расход охлаждающей воды в холодильнике.
Задание 2. Истечение газов
Для предотвращения взрыва технологического аппарата по регламенту предусмотрена его продувка газом. Газ подается в аппарат по трубопроводу с выходным диаметром d. Давление и температура в трубопроводе постоянны и равны P₁ и t₁ соответственно. Давление в аппарате равно P₂.
Требуется определить:
• критическое отношение давлениий β _кр;
• температуру газа при истечении t₂;
• скорость истечения w₂;
• массовый расход газа G.
Задание 3. Конвективный теплообмен
Горизонтально расположенный неизолированный электропровод диаметром d и длиной L охлаждается  воздухом, температура которого равна t_f. Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности провода к воздуху, тепловой поток и допустимую силу тока в электропроводе. Температура провода по условиям пожарной безопасности не должна превышать t_w.
Задачу решить для двух случаев:
• воздух неподвижен;
• поток воздуха обдувает провод со скоростью потока w, а угол атаки потока составляет ψ.
Задание 4. Конструктивный расчет теплообменного аппарата
Требуется выполнить конструктивный расчет теплообменного аппарата типа «труба в трубе», предназначенного для охлаждения жидкости (горячего теплоносителя) с массовым расходом G_г от температуры насыщения t_s=t_fг1=t_s до заданной температуры t_fг2.
Охлаждаемая жидкость (горячий теплоноситель) подается на вход теплообменного аппарата из конденсатора и имеет температуру насыщения t_S  при давлении Р. Давление Р и вид жидкости заданы в таблице 2.
Температура охлаждающей воды на входе в теплообменный аппарат t_fx1, на выходе из него t_fx2.
Вода движется по внутренним трубам с диаметром d, а горячий теплоноситель в межтрубном пространстве. Диаметр наружной трубы D.
Определить поверхность теплообменника F, а также общую длину труб L.
Расчет осуществить для чистой поверхности и при наличии загрязнений в виде слоя толщиной d_z с теплопроводностью l_z.

МЧС России
Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы
М.Н.Акимов, А.А.Кузьмин, Н.Н.Романов
ТЕПЛОТЕХНИКА
Методические указания по самостоятельному изучению
дисциплины и выполнению контрольных работ
для заочной формы обучения
по специальности 280104.65 – «Пожарная безопасность»
Санкт-Петербург, 2011

Стоимость выполнения работы по теплотехнике уточняйте при заказе

Задание 1. Расчет времени образования взрывоопасной концентрации
В производственном помещении размерами А×В×Н , м, проходит газопровод диаметром D, мм, температурой газа t₁ , °C, и избыточном давлении Р₁ , см вод. ст. В результате аварии на поверхности трубопровода образовался свищ (трещина) площадью F, мм².
Оценить время образования взрывоопасной концентрации в помещении, а также величины скоростей газового потока в трубопроводе и на срезе свища. Условия в помещении до аварии считать комфортными.
Задание 2. Термодинамический расчет цикла ДВС
Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания пожарного автомобиля имеет следующие характеристики: степень сжатия e; степень повышения давления l; степень предварительного расширения r; начальное давление P₁,(кПа; начальная температура t₁, °C.
Принимая в качестве рабочего тела 1 кг продуктов горения
с удельной изобарной теплоемкостью с_р; и удельной изохорной теплоемкостью с_v, необходимо определить:
• параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла (давление, температуру, удельный объем);
• тепло и работу, для каждого из процессов, входящих в цикл;
• термический КПД цикла, сравнив его с КПД цикла Карно, имеющего одинаковые по сравнению с расчетным циклом максимальное и минимальное значения температур.
Вычертить графики цикла в полулогарифмическом масштабе в P-v и T-s координатах на миллиметровой бумаге, размер – половина формата А4.
Задание 3. Определение времени безопасной работы личного состава в зоне интенсивного теплового излучения
В результате аварии произошел пролив жидкого топлива на площадь F, м², с последующим возгоранием при температуре наружного воздуха  t_f, ^оС,  и атмосферном давлении Р, мм рт. ст.
Определить возможное время работы личного состава в зоне интенсивного теплового излучения в радиусе R, м от центра пролива.
Задание 4. Определение толщины защитной гильзы
По стальному паропроводу с внутренним диаметром D₁, мм, и толщиной стенки δ₁, мм, двигается перегретый водяной пар с температурой t_f1, °C. Температура окружающего воздуха равна t_f2, °C.
Определить необходимую толщину защитной гильзы, считая значение температуры на наружной поверхности t_w3, °C, предельным, при возможном контакте гильзы с горючим материалом, а также ошибку приближения при числе циклов приближений не менее трех.

МЧС РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
А.А.Кузьмин, Н.Н.Романов
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГЛАВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Методические указания по самостоятельному изучению
дисциплины и выполнению контрольных работ
для заочной формы обучения
по специальности 280705.65 – «Пожарная безопасность»
Санкт-Петербург, 2012

Стоимость выполнения контрольной работы по теплотехнике уточняйте при заказе.
Вариант задания определяется по трем цифрам студенческого шифра.

Выполнены следующие варианты по шифру (стоимость готового уточняйте): *078, *096, *118, *119, *235, *243, *398, *402, *403, *871, *891

Контрольная работа

ЗАДАНИЕ 1. РАСЧЕТ СРЕДНЕОБЪЕМНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ В ПОМЕЩЕНИИ ПРИ ПОЖАРЕ
Производство, связанное с обращением ГЖ, размещено в помещении размерами a*b, м. и высотой Н, м. При аварии технологических аппаратов возможен розлив жидкости на пол и соответственно, возникновение пожара. При возможной аварии, предусмотрены устройства, ограничивающие растекание жидкости на полу площадью не более f, м². Расстояние от предполагаемой границы горения до стены с оконными и дверными проемами, через которые будет происходить газообмен при пожаре с внешней средой, l, м. Механическая вентиляция при возникновении пожара выключается. За счет естественного газообмена в помещение поступает такое количество воздуха, что на 1 кг горящей жидкости в среднем приходится VА, м³ воздуха. Рассчитайте возможную среднеобъемную температуру среды в помещении при возникновении пожара через 2, 5,10,20 и 30 мин его развития. Постройте график изменения среднеобъемной температуры среды в помещении при пожаре во времени.

ЗАДАНИЕ 2. РАСЧЕТ ЛОКАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ В ПОМЕЩЕНИИ ПРИ ПОЖАРЕ
Используя условия и результаты расчетов задания 2, рассчитайте возможные значения температур среды в помещении:
- под перекрытием над факелом для τ = 2, 5, 15 и 30 мин развития пожара. По результатам расчетов этого пункта постройте график изменения температуры во времени Т_{(х=о,у=н)} = f(τ);
- локальную в точках, находящихся на высоте у = 1,5 м от пола и расстояниях от границы горения 0,25 l, 0,5 l, 0.75 l и l, через 2, 5, 15 и 30 мин его развития. По результатам расчетов этого пункта постройте графики Т_{(х ,у=1,5)} = f(τ).

ЗАДАНИЕ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ РАБОЧЕЙ АРМАТУРЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ
В результате пожара в производственном помещении, одна из железобетонных колонн цилиндрической формы радиусом R оказалась в среде (продукты сгорания), температура которой мгновенно повышается до температуры t_f и остается постоянной. Начальная температура колонны t₀.
Определить толщину защитного слоя (бетон) рабочей арматуры δ, при которой через τ часа прогрева температура на поверхности рабочей арматуры не превышала бы толщину защитного слоя рабочей арматуры в железобетонных колоннах t_кр.

МЧС России
Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы
А.А. Кузьмин, Н.Н. Романов, Е.Ф. Харитонова
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ
Санкт-Петербург
2015

Стоимость выполнения контрольной работы по теплотехнике уточняйте при заказе.

Контрольная работа
Задание 1. Газовые смеси и теплоемкость
Смесь газов находится в газовом баллоне (или в газгольдере). В результате пожара температура газовой смеси изменилась от t₁ до t₂. Найти количество теплоты Q, подведенное к газовой смеси, а также физические величины, характеризующие газовую смесь до и после нагревания.
Задание 2. Термодинамический расчет многоступенчатого поршневого компрессора
Поршневой z-ступенчатый компрессор зарядной станции производительностью G, г/с, наполняя баллоны, сжимает газ по политропе с показателем n до давления P_к, МПа. Начальные параметры газа P₀, кПа, и t₀, ⁰С. Считать значения степеней сжатия для всех ступеней компрессора одинаковыми и, кроме того, после каждой ступени происходит охлаждение газа в холодильнике до начальной температуры t₀. Вода в холодильнике нагревается на ∆t_в (теплоемкость воды C_р=4190 Дж/кг∙⁰C).
Требуется определить:
• степень сжатия в каждой ступени;
• температуру, давление и удельный объем газа в каждой ступени сжатия;
• теоретическую (без учета потерь и влияния «мертвого» объема цилиндров) мощность, потребляемую компрессором;
• расход охлаждающей воды в холодильнике.
Задание 3. Термодинамический расчет цикла двигателя внутреннего сгорания
Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания пожарного автомобиля имеет следующие характеристики:
• степень сжатия ε;
• степень повышения давления λ;
• степень предварительного расширения ρ;
• начальное давление P₁;
• начальная температура t₁.
Принимая в качестве рабочего тела 1 кг продуктов горения с удельной теплоемкостью при постоянном объеме c_v и молярной массой μ, необходимо определить:
• параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла (давление, температуру, удельный объем, внутреннюю энергию);
• теплоту, работу, изменение внутренней энергии для каждого из процессов, входящих в цикл;
• работу цикла, термический КПД, сравнив его с коэффициентом полезного действия цикла Карно, имеющего одинаковые по сравнению с расчетным циклом максимальное и минимальное значения температур.
Вычертить график цикла в полулогарифмическом масштабе на миллиметровой бумаге, размер – половина формата А4.
Задание 4. Конвективный теплообмен
Горизонтально расположенный неизолированный электропровод диаметром d и длиной L охлаждается воздухом, температура которого равна t_f. Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности провода к воздуху, тепловой поток и допустимую силу тока в электропроводе. Температура провода по условиям пожарной безопасности не должна превышать t_w.
Задачу решить для двух случаев:
1) воздух неподвижен;
2) поток воздуха обдувает провод со скоростью потока w, а угол атаки потока составляет ψ.