26 Теплопередача. Теория горения
26.11 Плоская стальная стенка толщиной δ1=10 мм омывается с одной стороны газами с температурой tж1=310ºС, а с другой изолирована от окружающего воздуха, имеющего температуру tж2=10ºС, плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ2=15 мм. Определить плотность теплового потока и температуры поверхностей стенок, если известно, что коэффициент теплопроводности стали λ1=40 Вт/(м·К), а материала изоляционной пластины λ2=0,15 Вт/(м·К). Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1=25 Вт/(м²·К), а от пластины к воздуху α2=10 Вт/(м²·К).
26.12 Плоская стальная стенка толщиной δс омывается с одной стороны горячими газами с температурой t1, а с другой стороны – водой с температурой t2. Определите коэффициент теплопередачи от газов к воде k, удельный тепловой поток q и температуры обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке α1 и от стенки к воде α2; коэффициент теплопроводности стали λc=50 Вт/(м·ºС). Определите так же все указанные величины, если стенка со стороны воды покроется слоем накипи толщиной δн; коэффициент теплопроводности накипи λн=2 Вт/(м·ºС).
Для указанных вариантов задачи постройте эпюры температур от t1 до t2. Объясните, в чем состоит вред отложения накипи на стальных поверхностях теплообмена.
Таблица 3
Вариант 03 | |||||
δc, мм | δн, мм | α1, Вт/(м2·ºС) | α2, Вт/(м2·ºС) | t1, ºС | t2, ºС |
14 | 0,8 | 40 | 4500 | 720 | 145 |
Варианты задачи: 07, 09, 17, 18, 20, 27, 28, 35, 36, 56, 78, 86, 88, 97, 98, 99.
26.13 Плоская кирпичная стенка хлебопекарной печи с одной стороны омывается продуктами сгорания топлива с температурой t1, а с другой – воздухом помещения с температурой t2. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией равны соответственно α1 и α2. Коэффициент теплопроводности стенки λ=0,6 Вт/(м·К), толщина стенки δ=755 мм. Кроме теплоотдачи конвекцией со стороны продуктов сгорания на стенку падает лучистый тепловой поток, часть которого qлуч=10³ Вт/м² поглощается поверхностью стенки. Определить плотность теплового потока, проходящего через стенку.
Таблица 1 – Исходные данные
α1, Вт/(м2·К) | α2, Вт/(м2·К) | t1, ºC | t2, ºC |
150 | 50 | 1300 | 20 |
26.14 Определить, на сколько процентов уменьшаться потери теплоты с уходящими газами из котельного агрегата при снижении температуры уходящих газов ϑух со 145 до 130ºС, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом αух = 1,43, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода Vух = 8,62 м³/кг, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении сʹр ух = 1,415 кДж/(м³·К), теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, V0 = 5,815м³/кг, температура воздуха в котельной tв = 30ºC, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении сʹр в = 1,297 кДж/(м³·К) и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива q4 = 3%. Котельный агрегат работает на каменном угле с низшей теплотой сгорания Qнр = 22290 кДж/кг.
Ответ: Δq = 0,8%.
Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf
Все задачи из: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986
26.15 Стальная труба длиной l,м и диаметром d1/d2=150/165мм покрыта слоем изоляции теплопроводностью λ, Вт/(м·ºС) и толщиной δ, мм. По трубе течет вода с температурой tв,ºС, коэффициент теплоотдачи α1,Вт/(м²·ºС), снаружи труба омывается воздухом с температурой tвозд,ºС, коэффициент теплоотдачи α2,Вт/(м²·ºС). Определить сколько тепла теряется в течение года. Теплопроводность стали 45 Вт/(м·ºС). Как изменятся теплопотери, если на внутренней поверхности труби образован слой ржавчины толщиной 0,2 мм и коэффициентом теплопроводности 5 Вт/(м·ºС).
Таблица 4
Вариант 1 | ||||||
l, м | δ, мм | λ, Вт/(м·ºС) | α1, кВт/(м²·ºС) | tв, ºС | α2, Вт/(м²·ºС) | tвозд, ºС |
200 | 5 | 0,05 | 1,2 | 150 | 15 | -35 |
26.16 (Вариант 16) Плоская стальная стенка толщиной δ1 (λ1=40 Вт/(м·К)) с одной стороны омывается газами, при этом коэффициент теплоотдачи равен α1. С другой стороны стенка изолирована от окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ2 (λ2=0,15 Вт/(м·К)). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α2. Определить удельный тепловой поток q, Вт/м² и температуры t1, t2, t3 поверхностей стенок, если температура газов равна tг, а воздуха tв. Данные для решения выбрать из таблицы.
Таблица 6.1 – Исходные данные
δ1, мм | α1, Вт/(м2·К) | tг=348,5 ºC | δ2, мм | α2, Вт/(м2·К) | tв=348,5 ºC |
6 | 42 | 380 | 12 | 6 | 25 |
26.17 Определить объем сухих газов и коэффициент избытка воздуха при полном сгорании природного газа Саратовского месторождения состава: СО2 = 1,2%; СН4 = 91,9%; С2Н6 = 2,1%; С3Н8 = 1,3%; С4Н10 = 0,4%; С5Н12 = 0,1%; N2 = 3,0%, если известно, что продукты сгорания содержат RO2 = 16,0% и О2 = 4,0%.
Ответ: Vс.г = 10,88 м³/м³, αт = 1,24.
Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf
Все задачи из: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986
26.18 Плоская кирпичная стенка толщиной δ омывается с одной стороны газами с температурой tж1, с другой – воздухом с температурой tж2.
Коэффициент теплоотдачи газов к стенке α1=470 Вт/(м²·К); от стенки к воздуху α2=150 Вт/(м²·К). Коэффициент теплопроводности кирпичной кладки λ=1,28 Вт/(м·К). Определить: удельный тепловой q, Вт/м²; коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²·К), температуры поверхностей стенок tст1 и tст2.
Таблица 3.1 — Исходные данные к задаче 3
Вариант | δ, мм | tж1, ºС газ |
tж1, ºС воздух |
1 | 60 | 1000 | 100 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Все задачи из: Термодинамика Газпром техникум Новый Уренгой 2018
26.19 Внутри стальной трубы длиной l=5 м, наружный диаметр которой dнар и толщина стенки δст, движется трансформаторное масло с температурой tж1. Труба расположена в помещении с температурой tж2. Коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней поверхности трубы α1, от поверхности трубы к воздуху, находящемуся в помещении, α2.
Обосновать целесообразность применения тепловой изоляции из бетона толщиной δб для уменьшения теплопотерь от трубы, используя понятие о критическом диаметре изоляции.
Определить тепловой поток, линейную плотность теплового потока и линейный коэффициент теплопередачи через трубу без бетона и при его наличии. Найти для заданных условий максимальное значение коэффициента теплопроводности изоляции, накладываемой на трубу с целью уменьшения тепловых потерь от трубопровода.
Коэффициенты теплопроводности стали λст=45 Вт/(м·К), бетона λб=1,3 Вт/(м·К).
Таблица 3.1 – Исходные данные
Вариант 3 | ||||||
dнар,
мм |
δст,
мм |
δб,
мм |
tж1,
ºС |
tж2,
ºС |
α1,
Вт/(м2·К) |
α2,
Вт/(м2·К) |
52 | 2,0 | 60 | 120 | 25 | 800 | 8 |
26.20 (Вариант 07) По горизонтально расположенной стальной трубе (λ=20 Вт/(м·К)) со скоростью ω течет вода, имеющая температуру tв. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого tвоз при давлении 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α1 и α2 соответственно от воды к внутренней поверхности трубы и от ее наружной поверхности к воздуху, коэффициент теплопередачи и тепловой поток ql, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d1, внешний d2. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 5.
Таблица 5 — Исходные данные
tв, ºС | 10·ω, м/c | tвозд, ºС | d1, мм | d2, мм |
200 | 4,2 | 18 | 190 | 210 |
Все задачи из: Балахонцев Е.В. Верес А.А. Теплотехника