Задачник по термодинамике (555278), страница 54
Текст из файла (страница 54)
М»+О» 2МО ! 6. С»Н„+Н,О-»С„Н,ОН 12, СН,+Н»О СО+ЗН, 14 СОС1, СО+С!, 16 ° Н»+п»М» 2Н+щн» 1, О,+щн»-»2О+щн, Э. 4МН»+БО»-»4МО+621»0 6. М, + ЗН, 2МН. 7. БО,+О,БО»+»нн»-»БО„+»пн» 6, С,Н,+Н, С,Н, 11 ° а БМ»+Б.БН»+С-»НСМ 12. ЗНЗ .1,+Н, Пн 2МО 2 ХО+О» ° » ЬБ-мера реакцнн; х — степень преарнщенкн 1ою (по располоменща н уреаыеынн реакцнм1 реагента. 315 1 2 3 4 5 б 7 8 9 !о !! 1'2 !3 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 9,1,1О- 45 100 О,О1 О,1 о,! ю ю О,2 о,! 1 0,14 0,014 0,5 О,'1 З,б 10-4 2000 50 ю О.1 50 0,1 3,8 Ю- 0,15 1 о,о! о.! О',1 О,'О2 ЗООО 2000 665 800 И23 700 4990 1270 625 3500 1100 80О 870 770 5000 !5ОО 2500 760 900 1667 800 3490 800 !500 4500 2300 670 670 620 4250 2 3 4 5 6 в 9 !о 11 12 !3 14 !5 1 3 4 5 б 7 8 9 3 !б 11 !3 14 15 1 100 25 25 50 50 79 50 50 50 50 юо 100 !Оо 20 100 35,2 50 25 67 6 50 60 26,7 75 !00 1ОО 100 50 Таблиц« 21.7 а а ы к В )оь «дж /кмааь а, кд,ь/ /йкмокь К) а )о ь, кдж К/кмоаь т )ач «дж/ /)кмоль К') Фоо а« сия; п)' — количество вещества )'-го газа в равновесной смеси, кмоль, т) — — со)и ветствующий стехиометрический коэф~)ициент.
Направление изменения Т и /) с целью увеличения сте. пени завершенности реакции следует определять с учетом уравнения изобары-изохоры реакции и с учетом знака величины 2;т,. Зада«не 4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИИ РАСЧЕТ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА Условия задания, Корпус водородно-кислородного топливного элемента (см. рис. )3.2) разделен двумя пористыми электродами (токосъемниками) натри части. В левую и правую полости поступают под давлением соответственно Н, и ЗГВ снаон С,!)ьон с н, с',н', с н„ СО С!, 5О« 50, с* нсм со, СОС1, За нз Н«5 н,о )ч на н, сн с,н, мо ыо )ч а о О н 5, г г г г г г г г г т г г Г Г г Г Г Г г г г г г г г г г 18,4 13 29,265 11,848 13,619 10,090 29,879 31,717 29,793 25,443 ) 6,874 42,414 44,257 59,204 37,432 !4,0!9 32,701 30,565 29,770 27,299 23,657 50,788 26,508 33,898 28,597 27,979 2),)67 20,809 36,5) 06 101,63 ! 66.38 119,74 188,89 239,46 6,9710 !0,150 39,824 98,544 4,7732 8,709 8.7927 32,365 0,58618 29,774 !2,394 10,300 25,)20 3,2659 47,699 !6,078 45,) 80 1,7434 3,7683 4,! 87 — 0,3943 О 0,66992 — 28,700 — 49,931 — 36,634 — 57.526 — 7,3407 — 0,82061 — 4,04020 — 14,599 — 40,557 О 0 0 — 13,23 0 — 10,899 0 0 О 0 О 0 — 17,996 — 0,1826 0 0 0.1059 0 0 О О 0 0 о ΠΠΠΠ— 8,541 — 10,426 — 8,6252 — 9,923 — 0,71179 7,0970 — 1,9260 0 — 1,549 0,5024 — 1,9260 — 10,3 000 — 1,419 — 9,1080 — 0,50244 1,6748 0,796! Π— 3,7683 О,.
Водород проходит через поры анода и на поверхности соприкосновения анода с раствором электролита ионизируется: Н, .— 2Н++2е. Электроны присоединяются к аноду, а положительные ионы водорода уходят в раствор. Кислород, проходя через поры катода, захватывает из него электроны и присоединяет к себе из воды раствора атом водорода: '/,Оз+ Н,О+ 2е 2ОН вЂ”. Отрицательные ионы гидроксила переходят в раствор и соединяются там с положительными ионами водорода, образуя воду: 2Н++ 2ОН- -.— 2Н,О. В результате одновременного протекания реакций на электродах в топливном элементе создается электростатическая разность потенциалов. Если замкнуть электроды проводником, по нему от анода к катоду потечет электрический ток.
Токообразующая реакция может быть записана следующим образом: Н, + '(, О, ' Нзо. Для водородно-кислородного топливного элемента, расходующего при давлении р (МПа) и температур Т (К) 5 кг водорода в сутки„ определить: !) электродвижущую силу — Е, В; 2) мощность — У, кВт; 3) термический к.п.д. — т(,; 4) зависимость э. д.с. элемента от температуры Е = Е (Т»; 5) температурный коэффициент йЕ»ЛТ, В(К.
Тепловой эффект образования водяного пара прп Т .= = 298 К принять равным 242 МДж!хмель, Исходные данные для расчета приведены в табл. 21.8. Методические указания. Средние молчрные теплоемкости Н.„О, и НзО взять из таблиц Приломсения. Расчет выполняется в следующем порядке; 1) по уравнению изо1ермы реакции определяетси максимальная работа токообразующей реакции; 2) вычисляется э.д.с.
топливного элемента; 317 Таблица 218 а 1 Ю я в Р мпв Р мп. кр т. к *ар рн, ро, /ри,о, мпв 1/в 1/в 3) исходя из заданного значения константы равновесия Кр, определяется количество водорода, прореагировавшее к моменту равновесия; (4 определяется мощность гопливного элемента; 6) вычисляется тепловой эффект реакции прн заданной температуре; 6) при заданном значении давления на миллиметровке строится график Е = Е (Т) по четырем точкам. Точки выбрать в диапазоне, составляющем 4- 26 Тб от заданного значения температуры; 7) для заданного значения температуры вычисляется аналитическим путем температурный коэффициент.
Задаииа б. ТЕПЛОПРОВОДИОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ Условия задания. В задании необходимо рассчитать стационарное температурное поле осесимметричной многослойной цилиндрической стенки, в одном или двух слоях которой равномерно распределены внутренние источники теплоты удельной мощностью в)в (рис.
21.6), определить тепловые 318 1 2 3 4 5 6 7 В 9 1О 11 12 13 14 15 0,1 0,1 О,! 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 О,З О,З 0,4 0,4 0.4 400 500 600 700 400 500 600 700 500 600 700 600 500 600 700 1821 !О-вв 4118 10 вв 7378 10"'в 8267 10 'в 1621 ° 10 "в 4118 !О вв 7378 1О '" 8267, 1О-вв 4118 59 вв 7378 1О вв 8267 !О вв 1631.10-!в 4118 1О " 7378 1О " 8267 10 " 16 !7 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 ЗО 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 800 500 600 700 ВОО 500 600 700 800 500 600 700 800 500 600 163! 1О- в 4118 10 в' 7378.10-вв 8267 1О-вв Ы31 10 вв 4118 !О вв 7378 10 'в 8267 10 вв 1631 10 'в 4118 1О вв 7378 10-вв 8267.10-вв 1631.
и1-вв 41!В 1О в' 7378,10-вв потоки при г= г«п г=- гз, а !анже построить график изменения температуры по толщине сгенки. Геометрические размеры г„г„, гз, г«, теплопроводности материалов ), )««) г, расположение тепловыделяк>щего слоя, а также параметры, соотвегсзвующие граничным условиям: температуры сгенок Т«,, гемпературы теплоносителей Ти,, плотности тепловых потоков г)„, мощности внутренних источников теплоты г)«, коэффициенты теплоотдачи а приведены в таблицах исходных данных (см. табл. 21.9, 21.10).
Индексы «1», «2«, «Зю при и: и г), относятся соответственно к 1, 2 и 3-му цилиндрическим слоям. Методические указания. Длк определении температурного поля необходимо составить исход- 4 ную систему алгебраических уравненпй типа ы — + С,!и г+ Сг ю 4« г При этом следует иметь в виду, что это уравнение применимо н в случае отсутствия теплового источника в слое (д, = 0). 1!олученная система дгнюлняется Ри«21.б двумя граничными условиями четвертого рода, предполагающими отсутствие теркщческого сопротивления в месте контакта сопрокасающихся слоев при г=г«и г=г,. При расчете максимального значения температуры необходимо учесть, что когда теплота отдается окружающей среде как с внутреннен, так и с наружной стороны, должен существовать максимум температуры внутри стенки. Изотермическая поверхность, соответствующая максимальной температуре, разделяет многослойную цилиндрическую стенку на две области и максимальное значение температуры соответствует условию Ж(бг=О, т.
е. д=О. Прн графическом построении зависимости г = г(г) реиомендуется проверить наличие этого максимума температуры, а в случае его отсутствия дать объяснение полученному результату. Результаты расчета представить в следующем виде: Координата, м .. и, (и,+г«)(2 г«(гю+г«)(2 гз (г«+и«)/2 и« г, 'С 319 Задание 6. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ НЕСТАПИОНАРНОМ РЕЖИМЕ (РЕШЕНИЕ ЗАЛАЧ АНАЛИТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ) Условия задания. Тепловой режим работы конструкции упрощенно рассматривается как односторонний нагрев пластины ~азом с параметрами теплообмена сй и 'То (табл, 21.!! ) в течение времени тн. Начальная температура пластины Та.
Пластина составлена нз двух идеально теплоконтактнрукяцих слоев. Материалы слоев в соответствии с присвоенными им в табл. 21.11 номерами указаны в табл. 21.12. Тепло41яйаивеские свойства материалов: теплопроводность Х, теплоемкость с и плотность р, указаны в Приложении. Таблица 2!.!1 К оуаато» а табл, й К !т у, к й,.!й'. и с„с ай ело» с-й слой 11 з,„!уса 32! 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1! !2 13 14 15 16 !7 18 19 20 "! 22 23 24 25 26 27 28 29 ЗО 5 3 10 10 9 3 9 8 1О 6 8 7 9 10 6 8 !О 5 3 3 7 1О б 8 5 830 1 600 12 800 9 100 1!!ОО ! 150 1 300 9 800 3 220 34 500 23 800 19 800 14 900 3 980 710 710 7 750 21 000 5 350 !5800 2 770 !0000 23 000 57 600 880 5 470 3 580 4 700 260 3 !40 40 55 9.5 5,0 !5,4 45 12,5 11,5 6,2 22 14,2 4,2 7,0 72 !3,5 28 2,5 14,5 12,8 28 4,5 20 32 18 !2 80 8,5 175 4,0 1 940 905 820 2070 17!О 785 900 820 950 1600 890 8!0 960 940 735 1070 1660 !010 810 1760 9!5 840 745 735 810 900 1620 980 790 ! 060 220 230 240 250 280 290 300 310 320 330 225 235 245 255 265 285 295 305 315 325 335 345 330 315 300 285 265 250 235 220 5 8 12 15 !8 2,5 5 8 12 20 15 25 !8 10 25 5 15 20 8 18 12 !О 15 20 5 12 8 18 2,5 !О Таблица 2!.!2 г ...к №я, и М«р««в Толщина внутреннего слоя !(т (из более плотного материала) задается из прочностных и технологических сооб.
ражений (см. табл. 21.1!). Толщина с(! внешнего обогреваемого газом слоя должна быть выбрана с учетом соответствующего значения Тая„т (см. табл. 2! .12), т. е. предельно допустимой температуры при длительном воздействии на более плотный материал. Поля температур в конструкции с требуемой точностью могут быть рассчитаны по формулам*: В! (х, т) =(Т; !к, т) Т«)т(7 н — Гс) и ~ Ан (ул (х) ехр ( — г,"; т); а='! !'=1( — «! ~~я~~(1); ! = 2(й~~х~~с(т); И д (1, 2), ) о! ) ( ( тт ); !21.11 у в =-)' !, .
„; у 6 (А, С/, ро Л,); Л; — — тт(!7)т!; )т! =. 1.' (Л!ср) !; р, =о' — ' 1е Л,; о = р (Хрс), 7(нрс!в; (/ (х) =со5 (тху)т!) + !а! 5!и !тх7н!) А =-2 (ОЕ, )- Еа) /(ос!, + Е!я); О; = (1 -1: р,") Л;+ ей п Л ! ((! — 'р!) и М соз Л! + 2)ь! ( — 1)! айп Л;). (21:2) Петрамаккиб Г, Б, Миронов Б. М,, Пь!лаев А. М. Методике. :окне укаэания к. домашним вадаиням .по курсу «Теория теплообме. на>. М., МВТУ, 1981.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
