22.13 (Вариант 16) Теплопроводность в многослойной плоской стенке

Теплота газообразных продуктов горения топлива передается через стенку котла кипящей воде. На поверхности стенки заданы граничные условия третьего рода.

Температура газов tf1, ºC (графа 1); температура воды tf2, ºC (графа 2); коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1, Вт/(м²·К) (графа 3); коэффициент теплоотдачи от стенке к воде α2, Вт/(м²·К) (графа 4).

Требуется определить термические сопротивления R=1/α, м²·К, коэффициенты теплопередачи k, Вт/(м²·К) и количество теплоты q, Дж, передаваемое от газов к воде через 1 м² поверхности стенки в секунду для следующих случаев:

а) стенка стальная, совершенно чистая, толщина δ2, мм (графа 6); λ2=50 Вт/(м·К);

б) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной δ3, мм (графа 7); λ3=2,0 Вт/(м·К);

в) случай (б), дополнительное условие: на поверхности накипи имеется слой масла толщиной δ4, мм (графа 8); λ4=0,1 Вт/(м·К);

г) случай (в), дополнительное условие: со стороны газов стенка покрыта слоем сажи толщиной δ1, мм (графа 5); λ1=0,2 Вт/(м·К).

Приняв количество теплоты для случая а) за 100%, определить в процентах количество теплоты для всех остальных слоев.

Определить температуру tw, ºС, всех слоев стенки для случая г).

Таблица 3 

tf1, ºCtf2, ºCα2,
Вт/(м²·К)
α2,
Вт/(м²·К)
δ1, ммδ2, ммδ3, ммδ4, мм
57511055220022280,5

Варианты задачи: 12, 9.