22.13 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 t_f1, ºC (графа 1); температура воды t_f2, 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 t_w, ºС, всех слоев стенки для случая г).

Таблица 3