26 Теплопередача. Теория горения
26.1 По стальному неизолированному трубопроводу диаметром 80×5 мм течет холодильный агент, температура которого t2=-20ºC. Температура воздуха в помещении, где проходит трубопровод, t1=20ºC. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха α1=10 Вт/(м²·К), со стороны холодильного агента α2=1000 Вт/(м²·К). На сколько процентов снизится потеря холода, если трубопровод покрыть слоем изоляции с коэффициентом теплопроводности λ2 толщиной δ2?
Таблица 1 — Исходные данные
Вариант | λ2, Вт/(м•К) | δ2, мм |
1 | 0,05 | 50 |
Ответ: при покрытии трубопровода слоем изоляции потери холода снизятся на 85 %.
26.2 По стальному паропроводу с внутренним диаметром d1 и толщиной стенки δ1=8 мм протекает перегретый пар с температурой t1. Паропровод покрыт слоем изоляции толщиной δ2, коэффициент теплопроводности которой λ2=0,1 Вт/(м·К). Температура окружающего воздуха t2=25ºC. Коэффициенты теплоотдачи со стороны пара и окружающего воздуха соответственно равны: α1=250 Вт/(м²·К), α2=12 Вт/(м²·К). Определить потери тепла ql на 1 пог. м паропровода, а также температуру наружной поверхности изоляции. Коэффициент теплопроводности стали λ1 принять равным 35 Вт/(м·К).
Таблица 1 — Исходные данные
Вариант | d1, мм | δ2, мм | t1, ºC |
1 | 250 | 150 | 450 |
Ответ: ql=339 Вт/м, tст3=41 ºС.
26.3 (Вариант 5) Две жидкости Ж1 и Ж2, имеющие разную температуру, разделены плоской стенкой площадью поверхности F, через которую проходит стационарный тепловой поток Q. Толщина стенки δ, ее коэффициент теплопроводности λ, температура горячей жидкости tж1, холодной tж2, температура поверхности стенки со стороны горячей жидкости tc1, коэффициент теплоотдачи α1, температура поверхности стенки с противоположной стороны tc2, коэффициент теплоотдачи α2.
Требуется составить формулы для вычисления:
— плотности теплового потока через стенку q;
— теплового потока через стенку Q;
— двух температур, указанных в таблице 2.
Все остальные величины считать известными. Перед решением задачи требуется изобразить схему процесса теплопередачи.
Таблица 2 — Исходные данные
tж1, ºС | tc1, ºС |
Варианты задачи: 6, 0, 7, 3, 2.
Все задачи из: Рузанов С.Р. Теплотехника
26.4 Тепло от дымовых газов передается через плоскую стенку парового котла кипящей воде. Температура газов t1=800ºC, воды t2=200ºC, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1=46,5 Вт/(м²·К) и от стенки к воде α2=1163 Вт/(м²·К).
Найти коэффициенты теплопередачи k для следующих случаев:
а) стенка стальная (λ=45,4 Вт/(м·К)), совершенно чистая, толщиной 20 мм;
б) стенка медная (λ=384 Вт/(м·К)), совершенно чистая, той же толщины;
в) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной 4 мм (λ=2,325 Вт/(м·К)), а со стороны газов — слоем сажи толщиной 2 мм (λ=0,1163 Вт/(м·К)).
Ответ: а) k1=43,9 Вт/(м²·К); б) k2=44,6 Вт/(м²·К); в) k3=24,0 Вт/(м²·К).
26.5 (Вариант 07) 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.
Таблица 5
δ, мм | tж1, ºС | tж2, ºС | t'ж2, ºС | α1, Вт/(м2•К) | α'2, Вт/(м2•К) | α''2, Вт/(м2•К) |
7 | 110 | 50 | 25 | 2000 | 1250 | 18 |
Варианты задачи: 27, 33, 44, 55, 97, 56, 60, 38, 31, 95, 02.
Все задачи из: Бекетова Е.Б. Термодинамика ПетрГУ
26.6 Определите количество тепла, передаваемого от дымовых газов к кипящей воде через:
а) стальную чистую стенку (λ1=58 Вт/(м·К)) толщиной δ1;
б) стальную стенку, покрытую со стороны воды слоем накипи (λ2=2,3 Вт/(м·К) толщиной δ2.
Температура дымовых газов t1, температура кипящей воды t2, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (α1=186 Вт/(м²·К)) и от стенки к воде (α2=4070 Вт/(м²·К)).
в) стальную стенку, покрытую со стороны воды слоем накипи и слоем масла толщиной δ3 (λ3=0,1 Вт/(м·К)).
Таблица 6
Вариант | δ1, мм | δ2, мм | t1, ºC | t2, ºC | δ3, мм |
6 | 10 | 10 | 910 | 210 | 2,0 |
Ответ: а) q1=120750 Вт/м²; б) q2=70210 Вт/м²; в) q3=23240 Вт/м².
Все задачи из: Гончарова Н.В. Основы термодинамики
26.7 Определить тепловой поток Q из пароводяной рубашки теплового аппарата типа КПЭ в окружающее пространство через боковые стенки, а также распределение температур на стенках теплового аппарата. Исходные данные по геометрическим размерам аппарата, характеристикам стенок и среды выбрать по цифрам шифра зачетной книжки из табл.3 и 4. Схема теплопередачи через боковую стенку приведена на рис.1.
Рисунок 1.1 — Схема теплопередачи через боковую стенку котла типа КПЭ
Таблица 3
Геометрические характеристики аппаратов | Обозначение, единицы измерения | Значение |
Диаметр котла | d, мм | 420 |
Высота корпуса котла | Н, мм | 400 |
Толщина корпуса | δ1, мм | 3 |
Толщина теплоизоляции | δ2, мм | 40 |
Толщина наружного кожуха | δ3, мм | 1,5 |
Таблица 4
Характеристика материала стенок и среды | Обозначение, единицы измерения | Значение |
Коэффициент теплопроводности материала корпуса и кожуха (металл) | λ1, λ3, Вт/(м·К) | 45 |
Коэффициент теплопроводности изоляции | λ2, Вт/(м·К) | 0,06 |
Температура пароводяной смеси | Т1, К | 395 |
Температура наружного воздуха | Тн, К | 295 |
Степень черноты | εпр | 0,60 |
Коэффициент излучения абсолютно черного тела c0=5,7 Вт/(м²·К4).
Все задачи из: Крысин А.Г. Иваненко В.П. Теплотехника СПбГТЭУ
26.8 (Вариант 03) По горизонтально расположенной стальной трубе (λ=40-50 Вт/(м·К)) со скоростью ω, м/c течет вода, имеющая температуру tв, ºС. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого tвозд, ºС.
Определить коэффициенты теплоотдачи α1 и α2 соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху, коэффициент теплопередачи k1 и тепловой поток q1, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d1, внешний d2.
Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.
Таблица 3 — Исходные данные к задаче 3
tв, ºС | ω, м/c | tвозд, ºС | d1, мм | d2, мм |
150 | 3,8 | 18 | 190 | 210 |
26.9 (Вариант 04) Конвективный теплообмен. Теплопередача
Рукавная линия диаметром d поперечно обдувается воздухом со скоростью ωв. Температура воздуха tв. По рукавной линии со скоростью ωж движется вода, температура которой на входе в рукавную линию t′ж. Рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, чтобы температура на выходе из рукавной линии была t″ж≥1ºС. Толщина стенки рукавной линии δ=4 мм. Эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава принять λ=0,115 Вт/(м·К). Данные, необходимые для расчетов, приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3
ωв, м/c | tв, ºC | ωж, м/c | t′ж, ºC | d, мм |
6 | -40 | 3,2 | 3 | 99 |
Ответ: l=825 м.
Варианты задачи: 35.
26.10 Определить толщину тепловой изоляции, действительный коэффициент теплопередачи, значение температур на границе различных слоев наружной стены холодильника, расположенного в средней зоне (среднегодовая температура наружного воздуха выше 0 и ниже +9ºC) в черте города, если расчетная температура наружного воздуха для летнего периода составляет tн,ºC, температура воздуха в охлаждаемом помещении tв,ºC.
Составляющие изоляционной конструкции наружной стены взять из задания. В качестве пароизоляционного материала использовать борулин толщиной δ=0,002 м. Начертить изоляционную конструкцию и изобразить на ней график изменения температуры в ограждении.
Таблица 5.1 — Исходные данные
Расчетная температура наружного воздуха, tн,ºC | 32 |
Температура воздуха в камере, tв,ºC | -25 |
Условия циркуляции воздуха в камере | умеренная |
Теплоизоляционный материал | пробковые плиты |
Характер наружного ограждения | панель железобетонная |