Методические указания к выполнению задания 6

В настоящей задаче рассматриваются вопросы теплопроводности. Для ее решения необходимо знать основные понятия (температурное поле, изотермическая поверхность, градиент температуры, тепловой поток, плотность теплового потока, их размерности и т.д.), основной закон теплопроводности и граничные условия, определяющие область применения этого закона для плоских и цилиндрических тел.

При решении подобных задач чаще всего известны температуры на наружных поверхностях тела, т.е. заданы граничные условия первого рода. Тогда удельный тепловой поток через плоскую стенку и температуры на границах между слоями рассчитывают по формулам из учебника [1], § 22.2.

Для различных веществ коэффициент теплопроводности различен и зависит от структуры, объемного веса, влажности, плотности, давления и температуры. Это обстоятельство следует учитывать при оценке факторов, оказывающих влияние на изменение коэффициента теплопроводности.

Решение

Термическое сопротивление стенки, м²∙К/Вт:

(2.14)

Удельный тепловой поток, Вт/м²:

. (2.15)

Литература: [2] – с. 148-151; [3] – с. 170-178; [5] – с. 4-17.

Список литературы

1. Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для студентов техн. специальностей вузов / Т. И. Трофимова. - Изд. 2-е, испр. и доп. - Москва: Высшая школа, 1990. - 478 с.

2. Недужий И.А. Техническая термодинамика и основы теплопередачи: [учеб. пособие для вузов] / И. А. Недужий, А. Н. Алабовский; под ред. С. М. Константинова. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Киев: Вища шк., 1981. - 246 с. – 246 с. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача учебник для неэнергетических специальностей втузов / Б. Н. Юдаев. - М.: Высшая школа, 1988. - 478 с.

3. Попова Т.Н. Физические основы теплотехники [Электронный ресурс]: конспект лекций для студентов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост.: Т.Н. Попова, А.И. Уколов; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. математики, физики и информатики. — Керчь, 2016. — 179 с. // Электронная библиотека ФГБОУ ВО «КГМТУ». – Режим доступа: http://lib.kgmtu.ru/

4. Богатырева Е.В. Техническая термодинамика и теплопередача [Текст]: часть 1. Техническая термодинамика: конспект лекций для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. Е.В. Богатырева; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2016. — 112 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361

5. Богатырева Е.В. Техническая термодинамика и теплопередача [Текст]: часть 2. Теплопередача. конспект лекций: для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост. Е.В. Богатырева; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. судовых энергетических установок. — Керчь, 2016. — 76 с. – Код доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=361

6. Попова Т.Н. Физические основы теплотехники [Электронный ресурс]: практикум по проведению и подготовке к практическим занятиям, самостоятельной работе для курсантов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» оч. и заоч. форм обучения / сост.: Т.Н. Попова, А.И. Уколов; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. математики, физики и информатики. — Керчь, 2016. — 98 с. // Электронная библиотека ФГБОУ ВО «КГМТУ». – Режим доступа: http://lib.kgmtu.ru/

Приложение А - Пример оформления первого листа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Основы судовой теплотехники» Специальность – 26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок Курсант гр. ________ ___________________ (Ф.И.О курсанта) шифр ______________ Руководитель ___________________ (должность, Ф.И.О преподавателя) Керчь, 20___ г.

Приложение Б

Характеристики и теплоемкости некоторых газов

Таблица Б1 - Характеристики некоторых газов
Газ	Химическая формула	Молекулярная масса m, кг/кмоль	Удельная газовая постоянная R, Дж/(кг^.К)	Плотность r, кг/м³
Азот	N₂	28,02	296,7	1,251
Водород	Н₂	2,016	4124,0	0,0899
Воздух	-	28,96	286,4	1,298
Водяной пар	Н₂О	18,02	461,0	0,804
Углекислый газ	СО₂	44,00	189,0	1,977
Кислород	О₂	32,00	259,8	1,429
Метан	СН₄	16,032	518,8	0,717
Оксид углерода	СО	28,00	297,0	1,250
Сернистый газ	SO₂	64,07	129,8	2,297


Таблица Б2 -Теплоемкость кислорода
Темпе-ратура t в °С	Мольная теплоемкость в кДж/(кмоль×К)				Массовая теплоемкость в кДж/(кг×К)		Объемная теплоемкость в кДж/(м³×K)
Темпе-ратура t в °С	mс_р	mс_v	mс_р_m	mс_vm	с_pm	с_vm	с¢_pm	с¢_vm
0	29,274	20,959	29,274	20,959	0,9148	0,6848	1,3059	0,9349
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500	29,877 30,815 31,832 32,758 33,649 34,202 34,746 35,203 36,584 35,914 36,216 36,488 37,752 36,999 37,242	21,562 22,500 23,517 24,443 25,234 25,887 26,431 26,888 27,269 27,699 27,901 28,173 28,437 28,684 28,927	29,638 29,931 30,400 30,878 31,334 31,761 32,150 32,502 32,825 33,118 33,386 33,633 33,863 34,076 34,282	21,223 21,616 22,085 22,563 23,019 23,446 23,835 24,187 24,510 24,803 25,071 25,318 25,548 25,761 25,967	0,9232 0,9353 0,9500 0,9651 0,9793 0,9927 1,0048 1,0157 1,0258 1,0350 1,0434 1,0509 1,0580 1,0647 1,0714	0,6632 0,6753 0,6900 0,7051 0,7193 0,7327 0,7448 0,7557 0,7658 0,7750 0,7834 0,7913 0,7984 0,8051 0,8114	1,3176 1,3352 1,3561 1,3775 1,3980 1,4168 1,4344 1,4499 1,4645 1,4775 1,4892 1,5005 1,5106 1,5202 1,5294	0,9466 0,9642 0,9852 1,0065 1,0270 1,0459 1,0634 1,0789 1,0936 1,1066 1,1183 1,1296 1,1396 1,1493 1,1585


Таблица Б3 -Теплоемкость азота
Темпе-ратура t в °С	Мольная теплоемкость в кДж/(кмоль×К)				Массовая теплоемкость в кДж/(кг×К)		Объемная теплоемкость в кДж/(м³×K)
Темпе-ратура t в °С	mс_р	mс_v	mс_р_m	mс_vm	с_pm	с_vm	с¢_pm	с¢_vm
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000	29,115 29,199 29,471 29,952 30,576 31,250 31,920 32,540 33,101 33,599 34,039	20,800 20,884 21,156 21,637 22,261 22,935 23,605 24,225 24,786 25,284 25,724	29,115 29,144 29,228 29,383 29,601 29,864 30,149 30,451 30,748 181,037 31,313	20,800 20,829 20,913 21,068 21,286 21,549 21,834 22,136 22,433 22,722 22,998	1,0392 1,0404 1,0434 1,0488 1,0567 1,0660 1,0760 1,0869 1,0974 1,1078 1,1179	0,7423 0,7427 0,7465 0,7519 0,7599 0,7691 0,7792 0,7900 0,8005 0,8110 0,8210	1,2987 1,3004 1,3038 1,3109 1,3205 1,3322 1,3452 1,3586 1,3716 1,3845 1,3971	0,9278 0,9295 0,9328 0,9399 0,9496 0,9613 0,9743 0,9877 1,0006 1,0136 1,0178

Таблица Б4 - Теплоемкость окиси углерода
Темпе-ратура t в °С	Мольная теплоемкость в кДж/(кмоль×К)				Массовая теплоемкость в кДж/(кг×К)		Объемная теплоемкость в кДж/(м³×K)
Темпе-ратура t в °С	mс_р	mс_v	mс_р_m	mс_vm	с_pm	с_vm	с¢_pm	с¢_vm
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500	29,123 29,262 29,647 30,254 30,974 31,707 32,402 33,025 33,574 34,055 34,470 34,826 35,140 35,412 36,646 35,856	20,808 20,947 21,832 21,939 22,659 23,392 24,087 24,710 25,259 25,740 26,155 26,511 26,825 27,097 27,331 27,541	29,123 29,178 29,303 29,517 29,789 30,099 30,425 30,752 31,070 31,376 31,665 31,937 32,192 32,427 32,653 32,858	20,808 20,863 20,988 21,202 21,474 21,784 22,110 22,437 22,755 23,061 23,350 23,622 23,877 24,112 24,338 24,543	1,0396 1,0417 1,0463 1,0538 1,0634 1,0748 1,0861 1,0978 1,1091 1,1200 1,1304 1,1401 1,1493 1,1577 1,1656 1,1731	0,7427 0,7448 0,7494 0,7570 0,7666 0,7775 0,7892 0,8009 0,8122 0,8231 0,8336 0,8432 0,8566 0,8608 0,8688 0,8763	1,2992 1,3017 1,3071 1,3167 1,3289 1,3427 1,3574 1,3720 1,3862 1,3996 1,4126 1,4248 1,4361 1,4465 1,4566 1,4658	0,9282 0,9307 0,9362 0,9458 0,9579 0,9718 0,9864 1,0011 1,0153 1,0287 1,0417 1,0538 1,0651 1,0756 1,0856 1,0948


Таблица Б5 -Теплоемкость водорода
Темпе-ратура t в °С	Мольная теплоемкость в кДж/(кмоль×К)				Массовая теплоемкость в кДж/(кг×К)		Объемная теплоемкость в кДж/(м³×K)
Темпе-ратура t в °С	mс_р	mс_v	mс_р_m	mс_vm	с_pm	с_vm	с¢_pm	с¢_vm
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000	28,617 29,128 29,241 29,299 29,396 29,559 29,793 30,099 30,472 30,869 31,284	20,302 20,813 20,926 20,984 21,081 21,244 21,478 21,784 22,157 22,554 22,969	28, 617 28,935 29,073 29,123 29,186 29,249 29,316 29,408 29,517 29,647 29,7891	20,302 20,620 20,758 20,808 20,871 20,934 21,001 21,093 21,202 21,332 21,474	14,195 14,353 14,421 14,446 14,477 14,509 14,542 14,587 14,641 14,706 14,776	10,071 10,228 10,297 10,322 10,353 10,384 10,417 10,463 10,517 10,581 10,662	1,2766 1,2908 1,2971 1,2992 1,3021 1,3050 l,3080 1,3121 1,3167 1,3226 1,3289	0,9056 0,9198 0,9261 0,9282 0,9311 0,9341 0,9370 0,9412 0,9458 0,9516 0,9579

Таблица Б6 - Теплоемкость углекислого газа
Темпе-ратура t в °С	Мольная теплоемкость в кДж/(кмоль×К)				Массовая теплоемкость в кДж/(кг×К)		Объемная теплоемкость в кДж/(м³×K)
Темпе-ратура t в °С	mс_р	mс_v	mс_р_m	mс_vm	с_pm	с_vm	с¢_pm	с¢_vm
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500	35,860 40,206 43,689 46,515 48,860 50,815 52,452 53,826 54,977 55,952 56,773 57,472 58,071 58,586 59,030 59,411	27,545 31,891 35,374 38,200 40,515 42,500 44,137 45,511 46,662 47,637 48,458 19,157 49,756 50,271 50,715 51,096	35,860 38,112 40,059 41,755 43,250 44,573 45,753 46,813 17,763 48,617 49,392 50,099 50,740 51,322 51.858 52,348	27,545 29,797 31,744 33,440 31,935 36,258 37,438 38,498 39,418 40,302 41,077 11,781 42,425 43,007 43,543 44,033	0,8148 0,8658 0,9102 0,9487 0,9826. 1,0128 1.0396 1,0639 1,0852 1,1045 1,1225 1,1384 1,1530 1,1660 1,1782 1,1895	0,6259 0,6770 0,7214 0,7599 0,7938 0,8240 0,8508 0,8746 0,8964 0,9157 0,9332 0,9496 0,9638 0,9772 0,9893 1,0006	1,5998 1,7003 1,7373 1,8627 1,9297 1,9887 2,0411 2,0884 2,1311 2,1692 2,2035 2,2349 2,2638 2,2898 2,3136 2,3351	1,2288 1,3293 1,4164 1,4918 1,5587 1,6178 1,6701 1,7174 1,7601 1,7982 1,8326 1,8640 1,8929 1,9188 1,9427 1,9644


Таблица Б7 - Теплоемкость водяного пара
Темпе-ратура t в °С	Мольная теплоемкость в кДж/(кмоль×К)				Массовая теплоемкость в кДж/(кг×К)		Объемная теплоемкость в кДж/(м³×K)
Темпе-ратура t в °С	mс_р	mс_v	mс_р_m	mс_vm	с_pm	с_vm	с¢_pm	с¢_vm
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000	33,499 34,055 34,964 36,036 37,191 38,400 39,662 40,951 42,249 43,513 44,723	25,184 25,740 26,649 27,721 28,876 30,091 31.347 32,636 33,934 35,198 36,408	33,499 33,741 34,118 34,575 35,090 35.630 36,195 36,789 37,392 38,008 38,619	25,184 25,426 25,803 26,260 26,775 27,315 27,880 28.474 29,077 29,693 30,304	1,8594 1,8728 1.8937 1,9192 1,9477 1,9778 2,0092 2,0419 2,0754 2,1097 2,1436	1,3980 1.4114 1,4323 1,4574 1,4863 1,5160 1,5474 1,5805 1,6140 1,6483 1,6823	1,4943 1,5052 1,5223 1,5424 1,5654 1,5897 1,6148 1,6112 1,6680 1,6957 1,7229	1,1237 1.1342 1,1514 1,1715 1,1945 1,2188 1,2439 1,2703 1,2971 1,3247 1,3519

Таблица Б8 - Теплоемкость воздуха
Темпе-ратура t в °С	Мольная теплоемкость в кДж/(кмоль×К)				Массовая теплоемкость в кДж/(кг×К)		Объемная теплоемкость в кДж/(м³×K)
Темпе-ратура t в °С	mс_р	mс_v	mс_р_m	mс_vm	с_pm	с_vm	с¢_pm	с¢_vm
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500	29,073 29,266 29,676 30,266 30,949 31,640 32,301 32,900 33.432 33,905 34,315 34,679 35,002 35,291 35,546 35,772	20,758 20,95l 21,36 1 21,951 22,634 23,325 23,986 24,385 25,117 25,590 26,000 26,394 26,687 26,976 27,231 27,457	29,073 29,152 29,299 29,521 29,789 30,095 30,405 30,723 31,028 31,321 31,598 31,862 32,109 32,343 32,565 32,774	20,758 20.838 20,984 21,206 21,474 21,780 22,090 22,408 22,713 23,006 23,283 23,547 23,794 24,028 24,250 24,459	1,0036 1,0061 1,0115 1,0191 1,0283 1,0387 1,0496 1,0605 1,0710 1,0815 1,0907 1,0999 1,1082 1,1166 1,1242 1,1313	0,7164 0,7193 0,7243 0,7319 0,7415 0,7519 0,7624 0,7733 0,7842 0,7942 0,8039 0,8127 0,8215 0,8294 0,8369 0,8441	1,2971 1,3004 1,3071 1,31721,3289 1,3427 1,3565 1,3708 1,3842 1,3976 1,4097 1,4214 1,4327 1,4432 1,4528 1,4620	0,9261 0,9295 0,9362 0,9462 0,9579 0.9718 0,9856 0,9998 1,0312 1,0262 1,0387 1,0505 1,0618 1,0722 1,0819 1,0911

Приложение В

Параметры водяного пара


Таблица В1 - Сухой насыщенный пар и вода на кривой насыщения (по давлениям)
P, МПа	t_s,°С	v', м³/кг	v", м³/кг	i', кДж/кг	i ", кДж/кг	r,кДж/кг	S', кДж/(кг^.К)	S¢¢, кДж/(кг^.К)
0,0010	6,936	0,0010001	130,04	29,18	2513,4	2484,2	0,1053	8,9749
0,0015	13,001	0,0010007	88,38	54,61	2524,7	2471,9	0,1952	8,8268
0,0020	17,486	0,0010014	67,24	73,40	2533,1	2459,7	0,2603	8,7227
0,0025	21,071	0,0010021	54,42	88,36	2539,5	2451,1	0,3119	8,6424
0,0030	24,078	0,0010028	45,77	100,93	2545,3	2444,4	0,3547	8,5784
0,0035	26,674	0,0010035	39,56	111,81	2549,9	2438,4	0,3912	8,5222
0,0040	28,95	0,0010042	34,93	121,33	2553,7	2432,3	0,4225	8,4737
0,005	32,89	0,0010054	28,24	137,79	2560,9	2423,1	0,4764	8,3943
0,010	45,82	0,0010102	14,70	191,84	2583,9	2392,1	0,6496	8,1494
0,020	60,08	0,0010171	7,652	251,48	2609,2	2357,7	0,8324	7,9075
0,025	64,99	0.0010198	6,201	272,03	2617,6	2345,5	0,8934	7,8300
0,030	69,12	0,0010223	5,232	289,30	2624,6	2335,3	0,9441	7,7673
0,040	75,87	0,0010264	3,999	317,62	2636,3	2318,7	1,0261	7,6710
0,050	81,33	0,0010299	3,243	340,53	2645,2	2304,7	1,0912	7,5923
0,10	99,62	0,0010432	1,696	417,47	2674,9	2257,5	1,3026	7,3579
0,20	120,23	0,0010606	0,8860	504,74	2706,8	2202,0	1,5306	7,1279
0,30	133,54	0,0010733	0,6055	561,7	2725,5	2163,8	1,6716	6,9922
0,50	151,84	0,0010927	0,3749	640,1	2748,8	2108,7	1,8605	6,8221
0,60	158,84	0,0011009	0,3156	670,6	2756,9	2086,3	1,9311	6,7609
0,70	164,96	0,0011081	0,2728	697,2	2763,7	2067,2	1,9923	6,7090
0,80	170,41	0,0011149	0,2403	720,9	2769,0	2048,1	2,0461	6,6630
0,90	175,36	0,0011213	0,2149	742,7	2773,7	2031,7	2,0945	6,6223
1,0	179,88	0,0011273	0,1945	762,4	2777,8	2015,3	2,1383	6,5867
1,5	198,28	0,0011538	0,1317	844.5	2791,8	1947,5	2,3148	6,4458
2,0	212,37	0,0011768	0,09961	908,6	2799,2	1890,7	2,4471	6,3411
3,0	233,83	0,0012164	0,06663	1008,4	2803,1	1794,7	2,6455	6,1859
4,0	250,33	0,0012520	0,04977	1087,5	2800,6	1713,2	2,7965	6,0689
5,0	263,91	0,0012858	0,03943	1154,2	2793,9	1639,6	2,9210	5,9739
6,0	275,56	0,0013185	0,3243	1213,9	2784,4	1570,5	3,0276	5,8894
7,0	285,80	0,0013510	0,02738	1267,6	2772,3	1504,7	3,1221	5,8143
8,0	294,98	0,0013838	0,02352	1317,3	2758,6	1441,2	3,2079	5,7448
9,0	303,31	0,0014174	0,02049	1363,9	2742,6	1378,8	3,2866	5,6783
10,0	310,96	0,0014522	0,01803	1407,9	2724,8	1316,9	3,3601	5,6147
12,0	324,64	0,001527	0,01426	1491,1	2684,6	1193,5	3,4966	5,4930
14,0	336,63	0,001611	0,01149	1570,8	2637,9	1067,0	3,6233	5,3731
16,0	347,32	0,001710	0,009319	1649,6	2581,7	932,1	3,7456	5,2478
18,0	356,96	0,001839	0,007505	1732,2	2510,6	778,4	3,8708	5,1054
20,0	365,72	0,00203	0,00586	1826,8	2410,3	583,4	4,0147	4,9280
22,0	373,71	0,00269	0,00378	2009,7	2195,6	152,0	4,2943	4,5815