22 Теплопроводность

22.171 Плотность теплового потока через плоскую однородную стенку толщиной δ мм q Вт/м². Определить разность температур на поверхности стенки.

Таблица вариантов 

Материал стенкиТолщина, δПлотность теплового потока, q
2Кирпич силикатный3030


22.172 Определить температуру поверхности железного листа (под накипью) t2, если толщина стенки котла δ1=50 мм, коэффициент теплопроводности материала λ1=35 Вт/(м·К) и с внутренней стороны стенка покрыта слоем котельной накипи толщиной δ2=3 мм с коэффициент теплопроводности λ2=1,0Вт/(м·К). Температура наружной поверхности t1=150 ⁰C, а внутренней t3=100 ⁰C.Определить температуру поверхности железного листа (под накипью) t2, если толщина стенки котла δ1=50 мм, коэффициент теплопроводности материала λ1=35 Вт/(м·К) и с внутренней стороны стенка покрыта слоем котельной накипи толщиной δ2=3 мм с коэффициент теплопроводности λ2=1,0Вт/(м·К). Температура наружной поверхности t1=150 ⁰C, а внутренней t3=100 ⁰C.

Методические указания.pdf

ВУЗ: САФУ


22.173 Определить плотность теплового потока через стенку, состоящую из слоя меди (δ1=2 мм) и стали (δ2=4 мм), если температуры поверхностей стенки t1=40 ºC, t2=15 ºC (λм=395 Вт/(м·град), λст=65 Вт/(м·град)). Дать график изменения температуры в стенке.

Методические указания.pdf


22.174 (Вариант 1) Металлическая стенка камеры площадью F покрыта с одной стороны слоем изоляции. Температура внутренней неизолированной поверхности t1, а наружной поверхности изоляции – t3, толщина стенки и изоляции соответственно δ1 и δ2.

Определить потери тепла Q через стенку, плотность теплового потока q и температуру между поверхностью стенки и изоляции t2.

Коэффициенты теплопроводности стенки λ1 и изоляции λ2 принять по средним значениям их температур.

Исходные данные выбрать из таблицы 6, а коэффициенты теплопроводности материалов из таблицы 7.

Таблица 6 

t1, ºCt3, ºCδ1, мδ2, мМатериал стенокF, м2
металлическаяизоляция
6503500,0220,11Сталь 30Азбозонолит2,2


22.175 Через бытовое помещение проходит выхлопная труба дизельгенератора длиной 4 м и наружным диаметром 60 мм. Какую толщину изоляции необходимо наложить на трубу, чтобы тепловой поток в помещение не превышал 1,3 кВт? Допустимые температуры под изоляцией и на ее внешней поверхности принять соответственно 470 ºС и 44 ºС. Для изоляции использовать теплозвукоизоляционные маты из базальтового волокна с оболочкой из кремнеземной ткани с λ=0,037 Вт/(м·К).

ВУЗ: ПГАТУ


22.176 Камера сгорания выполнена из шамотного кирпича (λк=0,9 Вт/(м·К)) толщиной δк=250 мм. Снаружи стенки канала изолированы двойным слоем изоляции. Первый слой изоляции (λиз1=0,08 Вт/(м·К)) толщиной δиз1, мм, второй наружный слой изоляции (λиз2=0,15 Вт/(м·К)) толщиной δиз2, мм. Температура газов в камере сгорания tж1, ºС температура воздуха в помещении tж2, ºС. Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к кирпичной стенке α1, Вт/(м²·К) а от наружной поверхности изоляции к воздуху помещения α2=10 Вт/(м²·К).

Определить плотность теплового потока (если она не задана), температуры теплоносителей и температуры на границе слоёв обмуровки.

Определить также термические сопротивления теплоотдачи и теплопроводности для каждого слоя (Rt) и соответствующие им перепады температур (Δt).

Изобразить графически изменение температуры по толщине слоёв и в пограничных слоях. Масштаб по толщине слоёв и по температуре выбрать самостоятельно.

Исходные данные принять по табл. 1.1 в соответствии с Вашим вариантом задания (последняя цифра зачетки).Камера сгорания выполнена из шамотного кирпича (λк=0,9 Вт/(м·К)) толщиной δк=250 мм. Снаружи стенки канала изолированы двойным слоем изоляции. Первый слой изоляции (λиз1=0,08 Вт/(м·К)) толщиной δиз1, мм, второй наружный слой изоляции (λиз2=0,15 Вт/(м·К)) толщиной δиз2, мм. Температура газов в камере сгорания tж1, ºС температура воздуха в помещении tж2, ºС. Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к кирпичной стенке α1, Вт/(м²·К) а от наружной поверхности изоляции к воздуху помещения α2=10 Вт/(м²·К). Определить плотность теплового потока (если она не задана), температуры теплоносителей и температуры на границе слоёв обмуровки. Определить также термические сопротивления теплоотдачи и теплопроводности для каждого слоя (Rt) и соответствующие им перепады температур (Δt). Изобразить графически изменение температуры по толщине слоёв и в пограничных слоях. Масштаб по толщине слоёв и по температуре выбрать самостоятельно. Исходные данные принять по табл. 1.1 в соответствии с Вашим вариантом задания (последняя цифра зачетки).

Таблица 1.1 

Вариантδиз1, ммδиз2, ммα1, Вт/(м²·К)tc1, ºСtс4, ºС
2180708090050


22.177 Найти температуру внутренней поверхности обмуровки аппарата, если температура на наружной поверхности ее 35 ºС. Толщина обмуровки 260 мм. Термометр, заделанный на глубину 50 мм от наружной поверхности, показывает температуру 70 ºС.

Методические указания.pdf


22.178 (Вариант 23) Паропровод диаметром d2/d1 покрыт двухслойной изоляцией (рис. 2.1). Толщина первого слоя изоляции δ2, второго – δ3, мм. Коэффициенты теплопроводности изолируемой трубы и слоев изоляции соответственно равны λ1, λ2, λ3, Вт/(м·К). Температура внутренней и внешней поверхностей паропровода соответственно t1 и t4, °С. Определите тепловые потери одного метра длины трубопровода ql, Вт/м и температуры на поверхностях раздела отдельных слоев t2 и t3, °С. Остальные исходные данные приведены в таблице 2.1.Паропровод диаметром d2/d1 покрыт двухслойной изоляцией (рис. 2.1). Толщина первого слоя изоляции δ2, второго – δ3, мм. Коэффициенты теплопроводности изолируемой трубы и слоев изоляции соответственно равны λ1, λ2, λ3, Вт/(м·К). Температура внутренней и внешней поверхностей паропровода соответственно t1 и t4, °С. Определите тепловые потери одного метра длины трубопровода ql, Вт/м и температуры на поверхностях раздела отдельных слоев t2 и t3, °С. Остальные исходные данные приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 

d2, ммd1, ммδ3, ммδ2, ммλ1, Вт/(м·К)
130120355540

Окончание таблицы 2.1 

λ2, Вт/(м·К)λ3, Вт/(м·К)t1, °Сt4, °С
0,130,0715030


22.179 Определить плотность теплового потока через стенку, состоящую из слоя стали (δ1=2,5мм) и слоя олова (δ2=0,2мм) , если температуры поверхностей стенки t1=85 ºC, t2=70 ºC (λст=65 Вт/(м·град), λол=65 Вт/(м·град)). Определить температуры соприкасающихся слоев.

Методические указания.pdf


22.180 Определить тепловой поток Q, проходящий через плоскую двухслойную стенку, имеющую поверхность F, а также найти температуру на границе слоев, если известно, что стенка состоит из слоя шамота толщиной S1 и слоя тепловой изоляции толщиной S2; коэффициенты теплопроводности слоев соответственно λ1 и λ2; температура внутренней поверхности стенки t1, температура наружной поверхности t3=80°С. Как изменится величина теплового потока, если слой тепловой изоляции будет убран, а температура на наружной поверхности стенки увеличится до значения t2.

Таблица 1

Вариант 1
F,м² S1 S2 λ1,Вт/(м⸱К) λ2,Вт/(м⸱К) t1,ºС t2,ºС
12 0,46 0,25 0,84 0,28 1400 15

Ответ: Q = 10992 Вт, t2 = 898 ºC, теплоизоляционный слой снижает тепловой поток в 2,8 раза.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УрФУ