3784493416

19

Zadanie 5.6

Przez kanał wentylacyjno-grzewczy przepływa stacjonarnie powietrze o strumieniu 2,5 kg/s. W kanale zabudowane jest koło łopatkowe z wystającym na zewnątrz, połączonym z maszyną elektryczną, wałkiem. Na wlocie do kanału, na wysokości niwelacyjnej 18 m. powietrze przepływa z prędkością 30 m/s i ma entalpię jednostkową 105 kJ/kg: na wylocie z kanału wysokość wynosi 8 m. prędkość 16 m/s, a entalpia 108 kJ/kg. Ścianki kanału są ogrzewane tak, że powietrze przejmuje stacjonarnie 4 kW ciepła.

Jaka jest moc mechaniczna na łopatkach wirującego kola i w którą stronę ona płynie, tzn. czy maszyna elektiyczna jest silnikiem czy generatorem (prądnicą)?

Wynik: Lj = - 294 kW < 0 (jest więc silnikiem).

Zadanie 5.7

Silnik spalinowy zużywa w mchu ustalonym 10 kg/h oleju napędowego o jednostkowej energii chemicznej 42 800 kJ/kg. Olej dopływa do silnika z entalpią jednostkową 36 kJ/kg. Powietrze do spalania ma entalpię 20 kJ/kg i dopływa w ilości 360 kg/h. Opuszczające silnik spaliny mają entalpię jednostkową 375 kJ/kg. Zmierzona hamulcem moc użyteczna (efektywna) wynosi 47 kW. Obliczyć ilość ciepła odprowadzaną z silnika (przez wodę chłodzącą bezpośrednio do otoczenia)! Jaki procent energii chemicznej paliwa stanowi to ciepło, a jaki oddana na sprzęgle moc użyteczna? Zmiany energii kinetycznej i potencjalnej płynów można uznać za pomijalne.

Rys. 5.1

Rozwiązanie

W stanie ustalonym w czasie energia systemu nie ulega zmianie, tak że bilans energii redukuje się do równości energii doprowadzanych i odprowadzanych - mierzonych na obrysie silnika, jako granicy systemu:

e„=|e,

czyli

^lhp,i(^hp.i+Cch) + ri'p^hp = |Q| ⁺ L_c + m_sph_sp

przy czym, jak zawsze w systemach otwartych, energie termiczne przepływających substancji zawarte są w entalpiach: h = u + Pv. Tak więc odprowadzany strumień cieplny:

po przedstawieniu danych liczbowych wynosi:

I = —- (36+42800) + -^--20 3600 ^v    7    3600

3600

•375 - 47 = 35,44 kW