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

Ответ: при покрытии трубопровода слоем изоляции потери холода снизятся на 85 %.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания

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 q_l 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

Ответ: q_l=339 Вт/м, t_ст3=41 ºС.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания

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 t_ж1, холодной t_ж2, температура поверхности стенки со стороны горячей жидкости t_c1, коэффициент теплоотдачи α₁, температура поверхности стенки с противоположной стороны t_c2, 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

Варианты задачи: 6, 0, 7, 3, 2.

26.5 (Вариант 07) Поверхность нагрева состоит из плоской стальной стенки толщиной δ. По одну сторону стенки движется горячая вода, средняя температура которой t_ж1, по другую — вода со средней температурой t_ж2 или воздух, средняя температура которого t_в2. 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 λ_ст=45 Вт/(м·К), а накипи λ_нак=0,6 Вт/(м·К). Коэффициенты теплоотдачи для горячей воды к стенке для обоих случаев α_ж1, от стенки к воде α_ж2, а от стенки к воздуху α_в2.

Таблица 5

Варианты задачи: 27, 33, 44, 55, 97, 56, 60, 38, 31, 95, 02.

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

Ответ: а) q₁=120750 Вт/м²; б) q₂=70210 Вт/м²; в) q₃=23240 Вт/м².

Варианты задачи: 1, 4.

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

Таблица 4

Коэффициент излучения абсолютно черного тела c0=5,7 Вт/(м²·К⁴).

26.9 (Вариант 04) Конвективный теплообмен. Теплопередача

Рукавная линия диаметром d поперечно обдувается воздухом со скоростью ω_в. Температура воздуха t_в. По рукавной линии со скоростью  ω_ж 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

Ответ: l=825 м.

Варианты задачи: 35.