22 Теплопроводность
22.1 При работе сушильной камеры ее стенки толщиной δ, выполненные из слоя красного кирпича и слоя строительного войлока, имели температуру tc1 и tc2 на внутренней и внешней поверхностях, соответственно. Увеличение толщины войлока на Δδ уменьшило тепловые потери вдвое и снизило tc2 на Δt при неизменной tc1. Определить толщину кирпичного слоя и максимальные температуры войлока в обоих случаях. Коэффициенты теплопроводности кирпича λк, Вт/(м·К) и войлока λв, Вт/(м·К) принять постоянными величинами.
Таблица 1
| δ, мм | tc1, ºC | tc2, ºC | λк, Вт/(м•К)) | λв, Вт/(м•К)) | Δδ, мм | Δt, ºC |
| 320 | 130 | 30 | 0,81 | 0,052 | 20 | 13 |
22.2 Температура воздуха в аудитории tж1, а внешнего воздуха — tж2. Вычислить тепловые потери из аудитории, если наружная стена (δ, L, H, окон нет) из кирпичной кладки, а коэффициенты теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях соответственно α1, α2.
Таблица 1
| tж1, ºС | tж2, ºС | δ, м | L, м | Н, м | α1, Вт/(м2•К) | α2, Вт/(м2•К) |
| 20 | -20 | 0,5 | 5 | 3 | 5,2 | 15,3 |
22.3 Температура верхней поверхности льда на озере равна -10 ºС; плотность теплового потока через лед 28,1 Вт/м², а теплопроводность льда λл=2,25 Вт/(м·К).
Определить максимальную толщину слоя льда, который может образоваться в этих условиях.
Ответ: δмакс=0,800 м.
22.4 Определить потери тепла через кладку камеры сгорания толщиной δст=0,45 м, площадью F=8 м2. Кладка выполнена в виде плоской стенки из шамотного кирпича, коэффициент теплопроводности которого λст,Вт/(м·К) связан с температурой зависимостью λст=0,84+0,0006t.
Температура газов в камере сгорания t1, температура холодного воздуха t2=20ºC. Коэффициенты теплоотдачи со стороны газов и воздуха соответственно α1 и α2.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | t1, ºC | α1, Вт/(м2·К) | α2, Вт/(м2·К) |
| 1 | 1400 | 50 | 28 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
22.5 Определить потери теплоты паропроводом (наружный диаметр d, длина l) при движении по нему насыщенного водяного пара давлением p. Для изоляции паропровода имеется МА, кг материала А и материала МБ, кг. Как изменятся тепловые потери, если слой изоляции поменять местами? При расчете температуру паропровода можно принять равной температуре пара, температуру наружной поверхности изоляции tиз=45…50ºС.
Таблица 1
| d, м | l, м | р, МПа | МА, кг | Материал А | МБ, кг | Материал Б |
| 0,183 | 15 | 2,0 | 141 | Совелит | 300 | Новоазбозурит |
22.6 Теплопровод покрыт двумя слоями изоляции, имеющими одинаковую толщину δ. Средний диаметр второго слоя dm2 в n раз больше среднего диаметра первого слоя dm1, а коэффициент теплопроводности изоляции второго слоя в раз меньше коэффициента теплопроводности первого слоя. На сколько процентов изменится потеря тепла (линейная плотность теплового потока q, Вт/пог.м), если при неизменных температурах наружной и внутренней поверхностей слои изоляции поменять местами.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | n |
| 1 | 1,4 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
22.7 Стенка холодильника, состоящая из наружного слоя изоляционного кирпича толщиной δ1=250 мм и внутреннего слоя совелита толщиной δ2=200 мм, имеет температуру наружной поверхности tст1 и внутренней tст3. Коэффициенты теплопроводности материала слое соответственно равны λ1=0,24 Вт/(м·К) и λ2=0,09 Вт/(м·К). Определить плотность теплового потока через стенку и температурные градиенты в отдельных слоях. Представить график распределения температуры по толщине стенки.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | tст1, ºС | tст3, ºС |
| 1 | 30 | -8 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
22.8 Стенки металлической камеры площадью F=2 м² покрыты слоем изоляции. Температура внутренней поверхности стенки t1=700 ºC, наружной поверхности изоляции t3=300 ºC, толщина стенки и изоляции соответственно δ1=0,02 м и δ2=0,1 м.
Определить потерю тепла и температуру между стенками.
Коэффициенты теплопроводности λ1 и λ2 принять по среднему значению температуры стенки и изоляции.
Материал стенок: металлической — сталь 15, изоляции — асбест.
22.9 Поверхность нагрева состоит из плоской стальной стенки толщиной δ. По одну сторону стенки движется горячая вода, средняя температура которой tж1, по другую — вода со средней температурой tж2 или воздух, средняя температура которого tв2. Определить для обоих случаев плотность теплового потока q (Вт/м²) и коэффициент теплопередачи, а также значения температур на обоих поверхностях стенки. Найти изменение удельного теплового потока Δq для первого случая, если с каждой стороны стальной стенки появится накипь толщиной в 1 мм.
Коэффициенты теплопроводности стали λст=45 Вт/(м·К), а накипи λнак=0,6 Вт/(м·К). Коэффициенты теплоотдачи для горячей воды к стенке для обоих случаев αж1, от стенки к воде αж2, а от стенки к воздуху αв2.
Параметры выбрать из таблицы 5.
Таблица 5
| δ, мм | tж1, ºС | tж2, ºС | tв2, ºС | αж1, Вт/(м2·К) | αж2, Вт/(м2·К) | αв2, Вт/(м2·К) |
| 8 | 120 | 50 | 30 | 2200 | 1100 | 25 |
22.10 Определить потерю теплоты кирпичной обмуровки котла площадью F=10 м², толщиной δ=250 мм и температурой с внутренней и наружной стороны обмуровки tc1 и tc2, если температура газов и воздуха tж1=600 ºС и tж2=30 ºС, коэффициент теплоотдачи от газов и воздуха α1=20 Вт/(м²·К) и α2=8 Вт/(м²·К), а коэффициент теплопроводности обмуровки λ=0,7 Вт/(м·К). Изобразить схему теплопередачи графически.
