22 Теплопроводность

22.91 По чугунному трубопроводу диаметром 60×3,5 мм движется пар с температурой 325 ºС. Коэффициент теплоотдачи от пара к трубе α₁=110 Вт/(м²·К). Окружающий наружный воздух имеет температуру 20 ºС. Найти тепловые потери: а) если трубопровод не изолирован и охлаждается воздухом с коэффициентом теплоотдачи α₂=25 Вт/(м²·К); б) если трубопровод изолирован слоем пеношамота толщиной 70 мм, а α₁ равен 15 Вт/(м²·К).

Ответ: а) q_l=1,144 кВт/м, б) q_l=0,37 кВт/м.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.92 В установке для тепловой переработки нефти по титановой трубе диаметром 118×4 мм движутся нефтепродукты со средней температурой 350 ºС. Снаружи труба греется газом, имеющим температуру 1400 ºС. Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях снаружи и внутри трубы равны соответственно α₁=100 и α₂=300 Вт/(м²·К). Найти линейный коэффициент теплопередачи, линейную плотность теплового потока через стенку трубы, температуры на поверхностях: а) для чистой стенки; б) при условии, что на внутренней поверхности появился слой пористых отложений, пропитанных нефтепродуктами, толщиной 5 мм.

Ответ: а) q_l=28,03 кВт/м, k_l=8,5 Вт/м, t_c1=621 ºC, t_c2=642 ºC; б) q_l=6,92 кВт/м, k_l=2,1 Вт/м, t_c1=424 ºC, t_c2=631 ºC, t_c3=1205 ºC.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.93 Для уменьшения потерь от паропровода диаметром 20×1 мм предлагаются изоляционные материалы: асбест и стекловата. Какой материал целесообразнее принять в качестве изоляции, если от поверхности изоляции к окружающей среде коэффициент теплоотдачи α₂=10 Вт/(м²·К)?

Ответ: Стекловату.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.94 Найти потери теплоты от чугунного паропровода диаметром 100×8  мм, по которому течет пар с температурой 200 ºС. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке α₁=100 Вт/(м²·К). Температура наружного воздуха 20 ºС, а коэффициент теплоотдачи к воздуху α₂=15 Вт/(м²·К). Каковы будут потери теплоты, если паропровод покрыть слоем бетона толщиной 40 мм, а коэффициент теплоотдачи к воздуху оставить прежним? Дать объяснение результатов.

Ответ: Без изоляции q_l=718 Вт/м, с изоляцией q_l=785 Вт/м.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.95 Паропровод из титана диаметром 57×3,5 мм и длиной 50 м имеет на внутренней поверхности температуру 160 ºС. Он покрыт слоем вермикулита толщиной 60 мм с температурой 40 ºС на наружной поверхности слоя. Найти суточную потерю теплоты паропроводом. Проверить пригодность материала изоляции для уменьшения тепловых потерь, приняв коэффициент теплоотдачи от изоляции к окружающему воздуху равным α₂=20 Вт/(м²·К).

Ответ: Q=941 МДж, материал пригоден.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.96 Обмуровка печи выполнена из слоя шамотного кирпича с коэффициентом теплопроводности λ=0,84(1+0,695·10^-3t) Вт/(м·ºС); толщина обмуровки δ=250 мм.

Определить потери теплоты с одного квадратного метра поверхности q,Вт/м², и температуры на внешних поверхностях стены, если температура газов в печи t_ж1=1200 ºС и воздуха в помещении t_ж2=30 ºС, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α₁=30 Вт/(м²×ºС) и от обмуровки к окружающему воздуху α₂=30 Вт/(м²×ºС).

Ответ: q=3530 Вт/м².

Учебник: Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче Москва «Энергия» 1980.pdf

22.97 (Вариант 1а) По стальному трубопроводу наружным диаметром d_н и толщиной 25 мм протекает газ со средней температурой t_ж1 и коэффициентом теплоотдачи в трубе α₁=35 Вт/(м²·К). Снаружи труба покрыта двумя слоями изоляции: слоем А толщиной δ_А (на поверхности трубы) и слоем Б толщиной δ_Б. На внешней поверхности изоляции температура t_из. Определить потери теплоты трубопроводом длиной l и температуру на поверхности контакта между слоями изоляции. Как изменятся потери теплоты, если слои изоляции поменять местами? Данные для решения задачи взять из таблицы.

Таблица 1 – Исходные данные 

Ответ: Q_АБ=59 кВт, t=106 ºС; Q_БА=74,7 кВт.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.98 В цех из котельной подают горячую воду по стальной трубе диаметром 58×3,5 мм со скоростью 1,2 м/c. Вода входит в трубу с температурой  и имеет средний коэффициент теплоотдачи α₁=2000 Вт/(м²·К). К наружному воздуху с температурой 2 ºС теплота от трубы переходит с коэффициентом теплоотдачи α₂=35 Вт/(м²·К). Какую теплопроводность должна иметь изоляция на трубе, чтобы при ее толщине 21 мм падение температуры воды от котельной до цеха, между которыми расстояние 120 м, не превышало 2 ºС?

Ответ: λ_из=0,2 Вт/(м·К).

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.99 Оголенный электропровод диаметром 2 мм имеет на поверхности температуру 90 ºС и коэффициент теплоотдачи α=22 Вт/(м²·К) к свободному потоку воздуха в помещении, температура которого равна 18 ºС. Когда провод покрыли резиновой изоляцией толщиной 3 мм, коэффициент теплоотдачи уменьшился в 2 раза. Какая температура будет теперь на поверхности провода, если сила тока не изменилась?

Ответ: t_c=68 ºC.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.100 Варочный котел сферической формы с наружным диаметром 1200 мм сделан из нержавеющей стали. Толщина стенки котла 10 мм. Внутри находится жидкость с температурой 140 ºС; снаружи котел покрыт слоем асбеста толщиной 60 мм. В цехе температура воздуха 29 ºС. Коэффициент теплоотдачи внутри и снаружи котла α₁=600 и α₂=18 Вт/(м²·К). После включения вентиляции в цехе температура воздуха снизилась до 23 ºС, а коэффициент теплоотдачи  от наружной поверхности котла увеличился в 1,6 раза. На сколько процентов возросли потери теплоты от котла?

Ответ: δ=10%.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf