Какая доля теплоты топлива была использована в подогревателе, если для использования отходящих газов двигателя мощностью n = 2500 кВт был установлен подогреватель, через который проходит 6 м³/ч воздуха при температуре t1 = 15 °С и давлении р = 0.101 МПа. После прохождения через подогреватель, температура воздуха составляет 75 °С. КПД двигателя примем равным 0.33. Зависимость теплоемкости от температуры считаем линейной.
Ярило_9169
Для решения данной задачи нам понадобится использовать несколько формул, примем обозначения:
- \(Q\) - количество теплоты, использованное в подогревателе,
- \(Q_1\) - количество теплоты, полученное от горения топлива,
- \(n\) - мощность двигателя,
- \(n_{\text{под}}\) - мощность, используемая подогревателем,
- \(m\) - массовый расход воздуха,
- \(\Delta T\) - изменение температуры воздуха,
- \(\eta\) - КПД двигателя,
- \(c_p\) - удельная теплоемкость воздуха.
Для начала найдем количество теплоты, полученное от горения топлива \(Q_1\):
\[ Q_1 = n \cdot \frac{3600}{c_p} \cdot \Delta T \]
где 3600 - количество секунд в часе.
Далее найдем мощность, используемую подогревателем:
\[ n_{\text{под}} = \eta \cdot n \]
Определим массовый расход воздуха \(m\):
\[ m = \frac{V}{t} \]
где \(V\) - объем воздуха, проходящего через подогреватель в единицу времени, \(t\) - время прохождения воздуха через подогреватель.
Теперь найдем количество теплоты, использованное в подогревателе \(Q\):
\[ Q = m \cdot c_p \cdot \Delta T \]
Искомая доля теплоты будет равна отношению использованного тепла к полученному от горения топлива:
\[ \text{Доля теплоты} = \frac{Q}{Q_1} \]
Теперь решим задачу подробно, подставив значения:
Из условия задачи дано:
\( n = 2500 \) кВт,
\( V = 6 \) м³/ч,
\( t = 1 \) ч,
\( t_1 = 15 \) °С,
\( p = 0.101 \) МПа,
\( T_2 = 75 \) °С,
\( \eta = 0.33 \).
Удельную теплоемкость воздуха, \( c_p \), мы предполагаем зависимой от температуры, поэтому ее значения нам необходимо найти в таблице или иных источниках.
Посчитаем изменение температуры воздуха:
\[ \Delta T = T_2 - t_1 = 75 - 15 = 60 \] °С
Теперь найдем мощность, используемую подогревателем:
\[ n_{\text{под}} = 0.33 \cdot 2500 = 825 \] кВт
Рассчитаем массовый расход воздуха:
\[ m = \frac{V}{t} = \frac{6}{1} = 6 \] м³/ч
Найдем количество теплоты, полученное от горения топлива:
\[ Q_1 = n \cdot \frac{3600}{c_p} \cdot \Delta T \]
Теперь осталось найти количество теплоты, использованное в подогревателе:
\[ Q = m \cdot c_p \cdot \Delta T \]
И окончательно, доля теплоты будет равна:
\[ \text{Доля теплоты} = \frac{Q}{Q_1} \]
Приведенные формулы и значения позволят решить задачу и найти искомую долю теплоты в подогревателе. Однако, для конкретных численных значений \( c_p \) может потребоваться дополнительная информация. Необходимо всегда убедиться в правильности данных и верности применяемых формул.
- \(Q\) - количество теплоты, использованное в подогревателе,
- \(Q_1\) - количество теплоты, полученное от горения топлива,
- \(n\) - мощность двигателя,
- \(n_{\text{под}}\) - мощность, используемая подогревателем,
- \(m\) - массовый расход воздуха,
- \(\Delta T\) - изменение температуры воздуха,
- \(\eta\) - КПД двигателя,
- \(c_p\) - удельная теплоемкость воздуха.
Для начала найдем количество теплоты, полученное от горения топлива \(Q_1\):
\[ Q_1 = n \cdot \frac{3600}{c_p} \cdot \Delta T \]
где 3600 - количество секунд в часе.
Далее найдем мощность, используемую подогревателем:
\[ n_{\text{под}} = \eta \cdot n \]
Определим массовый расход воздуха \(m\):
\[ m = \frac{V}{t} \]
где \(V\) - объем воздуха, проходящего через подогреватель в единицу времени, \(t\) - время прохождения воздуха через подогреватель.
Теперь найдем количество теплоты, использованное в подогревателе \(Q\):
\[ Q = m \cdot c_p \cdot \Delta T \]
Искомая доля теплоты будет равна отношению использованного тепла к полученному от горения топлива:
\[ \text{Доля теплоты} = \frac{Q}{Q_1} \]
Теперь решим задачу подробно, подставив значения:
Из условия задачи дано:
\( n = 2500 \) кВт,
\( V = 6 \) м³/ч,
\( t = 1 \) ч,
\( t_1 = 15 \) °С,
\( p = 0.101 \) МПа,
\( T_2 = 75 \) °С,
\( \eta = 0.33 \).
Удельную теплоемкость воздуха, \( c_p \), мы предполагаем зависимой от температуры, поэтому ее значения нам необходимо найти в таблице или иных источниках.
Посчитаем изменение температуры воздуха:
\[ \Delta T = T_2 - t_1 = 75 - 15 = 60 \] °С
Теперь найдем мощность, используемую подогревателем:
\[ n_{\text{под}} = 0.33 \cdot 2500 = 825 \] кВт
Рассчитаем массовый расход воздуха:
\[ m = \frac{V}{t} = \frac{6}{1} = 6 \] м³/ч
Найдем количество теплоты, полученное от горения топлива:
\[ Q_1 = n \cdot \frac{3600}{c_p} \cdot \Delta T \]
Теперь осталось найти количество теплоты, использованное в подогревателе:
\[ Q = m \cdot c_p \cdot \Delta T \]
И окончательно, доля теплоты будет равна:
\[ \text{Доля теплоты} = \frac{Q}{Q_1} \]
Приведенные формулы и значения позволят решить задачу и найти искомую долю теплоты в подогревателе. Однако, для конкретных численных значений \( c_p \) может потребоваться дополнительная информация. Необходимо всегда убедиться в правильности данных и верности применяемых формул.
Знаешь ответ?