Termomechanika a Modelování

Transkript

1 Zadání pro 8. týden studia Teroehanika a Modelování Obsah. Zadání v. 8 Teroehanika, př. 5. Příklad pro řešení úlohy 5 3. Zadání pro v. 8 Modelování. Tabulka vybranýh hodnot fyzikálníh vlastností NH 3

2 Teroehanika vičení v. 8 Zadání a vstupní data příkladů Téa: Přestup tepla tepelné ykly Cv Př. 5 Čpavkové hladií zařízení s výkone Q hladí solanku z teploty t s na teplotu t s. Teplota vypařování je a kondenzae. Výstupní teplota solanky bude t s + Δ. Vstupní teplota solanky bude t s t s + Δt s. Kondenzátor je hlazen vodou o teplotní spádu t v /t v. Výstupní teplota voda z kondenzátoru bude t v - Δ. Teplota vstupní vody do kondenzátoru bude t v t v - Δt v. Určete hotnostní průtok hladiva NH 3 okruhe, tok s solanky výparníke, tepelný výkon Q k kondenzátoru i odpovídajíí průtok v hladií vody a hladií faktor pro polytropiký exponent n. Úlohu řešte zjednodušeně pro zadané hodnoty. Vstupní data PC kontrola: - FY5 Cíl: Hotnostní průtoky solanky a hladiva, hladií faktor Veličina Sk. -8 h Sk. -0 h Chladií výkon Q [kw] 66+x 5+x Teplota vypařování [ o C] -0+0,5x -5+0,5x 3 Teplota kondenzae [ o C] 5+0,5x 0+0,5x Údaje pro lihé pořad. číslo x Rozdíl teplot vypařování-výstup solanky Rozdíl teplot kondenzae-výstup vody [K] Δ 7 Δ 6 Δt s 5 Δt v 7 Δ 6 Δ 5 Δt s 5 Δt v 7 Teplotní spád solanky Δt s t s - t s Teplotní spád vody Δt v t v - t v 5 Údaje pro sudé pořad. číslo x Rozdíl teplot vypařování-výstup solanky Δ 5 Δ 6 Rozdíl teplot kondenzae-výstup vody [K] Δ 7 Δ 5 Teplotní spád solanky Δt s t s - t s Δt s 6 Δt s 5 Teplotní spád vody Δt v t v - t v Δt v 5 Δt v 7 6 Polytropiký exponent n [-],+0,0x,5+0,0x 7 Měrná tepelná kapaita solanky s [J/kgK] Měrná tepelná kapaita vody v [J/kgK] Výparné teplo NH 3 l [kj/kg] i - i Řešení Aplikae úlohy z oblasti tepelnýh yklů sledujíí prohloubení poznatků zejéna předětů BT0 - VZT a Chlazení. t v Δt v t v Kondenzátor p 3 A p 3 p p p 33 v v Výparník i i 3 i i i i t s t s Δt s Obr. Shéa skladby zařízení a probíhajííh dějů v tepelné diagrau

3 CT 07 Teroehanika Téa: Tepelné ykly v oboreh TZB Př. Čpavkové hladií zařízení s výkone Q hladí solanku z teploty t s na teplotu t s. Teplota vypařování je a kondenzae. Kondenzátor je hlazen vodou o teplotní spádu t v /t v. Určete ěrnou prái A kopresoru pro polytropiký exponent n, průtok hladiva NH 3 okruhe, hotnostní toky s solanky výparníke, tepelný výkon Q k kondenzátoru a odpovídajíí průtok v hladií vody. a. Postata úlohy: Řešení fyzikálníh dějů probíhajííh ykliky v uzavřené okruhu a přenášejíí teplo pooí skupenskýh zěn hladiva. Shéa sestavy zařízení a tepelnýh dějů a jsou na obr.. Úloha vyžaduje vyčíslení terodynaikýh dějů par pooí grafikýh, tabelovanýh, poloepirikýh či exaktníh hodnot a vyhází z jistýh zjednodušení. t v Δt v t v Kondenzátor p p 3 p 33 v 3 A p p v x Výparník i i 3 i i i i t s t s b. Zadané vstupní hodnoty Δt s Obr. Shéa skladby zařízení a probíhajííh dějů v tepelné diagrau Q 50 kw, -5 o C, 0 o C, t s -5 o C, t s -0 o C, t v 0 o C, t v 0 o C, n,5. Předpoklady řešení základní poznatky tepelnýh oběhů, tabulky, grafy či aproxiační funke vlastností NH 3 a vody d. Stavové a výpočtové veličiny hodnoty veličin lze určit z tabulek či pooí aproxiačníh funkí Tepelné vlastnosti výpočtovýh stavů čpavku stav t -5 o C p 36, Pa, ν " 0, kg -, i " 363, kj.kg -, stav t 5 o C p 005 Pa, ν " 0,678 3.kg -, i " 395, kj.kg -, stav 3 t 3 5 o C p Pa, ν 3 0, kg -, i 3,03 kj.kg - stav t -5 o C p 36, Pa, i ' 5, kj.kg -, rozdíl teplot ve výparníku Δ t s o C rozdíl teplot je reálný rozdíl teplot v kondenzátoru Δ t v o C rozdíl teplot je reálný

4 ěrná tepelná kapaita solanky (předpok. konst.) ps 3,5 kj.kg -.K -, ps f(teploty, he. složení) ěrná tepelná kapaita vody (předpoklad konst.) v 86 kj.kg -.K -, v f(teploty) výparné teplo l i" - i e. Práe kopresoru n A. p n n 0,5,5, p n.36,.0,5068. v 0,7 kj.kg p,5 36, f. Stav páry hladiva ve stavu ěrná entalpie i i + A 363, + 0,7 565,8 kj.kg - g. Hotnostní hladivost q Výhozí pro hodnotu q je ěrná vlhkost x vyčíslená pooí entalpie i stavu NH 3. Platí i i ' + x.l, x, i i,0 5, - x 0,7 kg.kg l 363, 5, q l.(x - x ) 3,0.( - 0,7),8 kj.kg - h. Hotnostní tok NH 3 Q q 50,8-0,05 kg.s i. Hotnostní tok solanky s ps ( t t ) 3,5. ( 5 + 0). Q s s 50,857 kg.s - j. Výkon kondenzátoru Q k Q + A ,7.0,05 59,0 kw k. Hotnostní tok vody v. Q ( t t ),86. ( 0 0) k k k 59,0, kg.s -,8 l. Chladií faktor ε 5, 5 A 0,7 q. Hodnoení Výpočet dokuentuje nueriké řešení základníh yklikýh dějů hladiího zařízení vyřešenýh pro idealizované předpoklady. Řešení lze ověřit grafikýi přístupy či prograovýi prostředky, které uožní variantní a koplexní řešení s výstupe všeh souvisejííh veličin

5 Modelování - vičení 8 Téa: Modelování skupenskýh zěn Př. 8 Oelový tepelně neizolovaný potrubí se nepřerušovaně přivádí říční voda pro tehnologiký proes. Potrubí je uloženo ve volné krajině nad úrovní terénu. V reálné provozu je nutno předpokládat výpadek proudu, poruhy čerpadel ap. Zpraujte siulační řešení k postižení zěny stavu vody v potrubí v průběhu osihodinové havarijní přestávky pro ístní extréní ziní kliatiké poěry a varianty: a: Voda bude vlive poruhy v potrubí v klidu b: Nepovinné - voda bude v potrubí proudit jen ryhlostí w 0, /s Základní hodnoty Sk. h Sk. 6 h Průěr potrubí D x 50+0.x Délka trasy l, + 0,0.x k,3 + 0,0.x k Lokalita trasy předěstí Prahy předěstí Brna Teplota říční vody t w + 0,.x o C 3 + 0,.x o C Ostatní hodnoty obvyklé eze Výstup řešení elaborát zahrnujíí: a. Zadání b. Zvolené vstupní hodnoty. Algoritus a předpoklady řešení d. Graf postihujíí stav vody v potrubí v průběhu havarijní přestávky e. Tabulka vybranýh nuerikýh hodnot Nástroj řešení: - teorie ohlazování látek se skupenskýi zěnai, - prograové prostředky uožňujíí řešit a odelovat hladnutí těles se skupenskýi zěnai, - dostupný siulační produk verifikai výstupů nepovinné. Shéa: Oel. potrubí Venkovní prostředí Voda GG-..05

6 Vybrané veličiny NH 3 (hodnoty na ezníh křivkáh) Teplota Tlak Měrný obje Měrná entalpie o C MPa 3 /kg 3 /kg kj/kg kj/kg t p v.000 v".000 i i" -30 0,9,75 968,9-7,77 33,0-9 0,53,78 90,63-3,5 3,8-8 0,35,8 880,0-8,7 35,9-7 0,379,8 8,57 -,8 37,36-6 0,5,86 805, 0,87 38,75-5 0,65,89 770,5,93 350,5-0,586,9 737,7 9,5 36,6-3 0,66,95 706,56,09 35,88-0,738,98 676,97 8,68 35, - 0,88,50 68,8 3,8 356,56-0 0,90,508 6, 7,89 356,86-9 0,988, ,73 3,5 358,5-8 0,077,509 57,67 37, 359,3-7 0,69,5 59,87,78 360,68-6 0,65,55 57,68 6,3 36,98-5 0,36,58 506,88 5,09 363, - 0,66,5 86,96 56,75 3,3-3 0,57,5 88,08 60, 365,53-0,6,57 9,97 65, 366,69-0,79,53 3,75 69,79 367,8-0 0,9,53 6,8 7,8 368,96-9 0,303,537 00,63 79,8 370,07-8 0,356,5 385,65 88,89 37,6-7 0,38,58 37,85 88,6 37,8-6 0,36,56 367,68 93,88 373,87-5 0,3553,59 3, 98,05 37,8-0,369,553 33, 08,79 375,8-3 0,3839,558 30,7 07,58 376,8-0,3989, ,7 8,6 377,7-0,3,563 97,79 7,0 378, 0 0,30,566 87,3,76 379, 0,65,569 77,8 6,5 380,05 0,633,573 67,66 3,7 380,93 3 0,807,576 58,5 36,03 38,79 0,985,58 9,6 0,8 38,63 5 0,568,583, 5,57 383,5 6 0,5356,587 33,0 50,33 38,5 7 0,555,59 5, 55, 385,03 8 0,579,59 7,7 59,89 385,78 9 0,5953,597 0,55 6,66 386,5 0 0,66,60 03,65 69,3 387,3 0,637,605 97,0 7, 387,9 0,660,608 90,65 78,99 388,58 3 0,688,6 8,53 83,76 389, 0,706,66 78,6 88,5 389,8

7 Teplota Tlak Měrný obje Měrná entalpie o C MPa 3 /kg 3 /kg kj/kg kj/kg t p v.000 v".000 i i" 5 0,730,6 7,98 93,3 390, 6 0,756,63 67,5 98, 39,0 7 0,7798,67 6,3 0,87 39,57 8 0,8056,63 57,5 07,65 39,09 9 0,83,635 5,, 39,6 0 0,859,639 7,7 7, 393,08 0,887,63 3,,97 393,5 0,955,67 38,88 6,7 393,97 3 0,97,65 3,69 3,5 39,38 0,975,655 30,66 36,7 39,76 5,005,659 6,78,03 395, 6,036,663 3,03 5,79 395,6 7,068,668 9, 50,5 395,77 8,0,67 5,9 55,9 396,06 9,35,676,56 60,0 396,3 30,69,68 09,3 6,79 396,56 3,0,685 06,7 69,53 396,78 3,,689 03,3 7,7 396,96 33,77,69 00, ,3 3,3,699 97,376 83,73 397,7 35,353,703 9,6 88,5 397,38 36,39,708 9,998 93,7 397,6 37,3,7 89, 97,89 397,53 38,7,77 86,97 30,6 397,56 39,5,7 8,58 307,3 397,57 0,557,77 8,66 3,0 397,55,6,73 80,08 36,7 397,5,65,736 77,86 3, 397, 3,69,7 75,76 36,09 397,35,736,76 73, ,77 397, 5,783,75 7, ,5 397,08 6,83,757 69,86 30, 396,9 7,88,76 68,0 3,8 396,7 8,93,767 66,5 39,7 396,6 9,98,77 6,9 35,3 396, 50,03,778 6, ,79 395,9 55,3,806 55,3 38,0 39,06 60,63,836 8,58 05,3 39,7 65,95,868,793 8,3 388, 70 3,307,90 37,8 5,7 383,93