22 Теплопроводность

22.103 Определить площадь поверхности нагрева пароперегревателя, выполненного из трубок d₁/d₂=32/40 мм, λ=39,5 Вт/(м·К). В пароперегреватель поступает сухой насыщенный пар в количестве G=0,9 кг/c при давлении 4,0 МПа и перегревается до температуры 470 ºС. Коэффициенты теплоотдачи: от газов к стенке труб α₁=82 Вт/(м²·К), от стенки к пару α₂=710 Вт/(м²·К). Средняя температура газов t_г=800 ºС.

22.104 Стена здания выполнена из трех слоев. Первый слой кирпичная кладка на холодном растворе, толщиной 500 мм, второй – засыпка из диатомитовой крошки, толщиной 150 мм и третий асбестовый картон толщиной 10 мм. Площадь поверхности стены 25 м². Найти тепловые потери через стенку и температуры на границах слоев. Температуры на поверхностях стенки принять равными 25 ºС и 5 ºС.

22.105 Стена здания выполнена из трех слоев. Первый слой силикатный кирпич, толщиной 250 мм, второй – утеплитель изовол, толщиной 50 мм и третий гипсокартон толщиной 15 .мм Площадь поверхности стены 25 м². Найти тепловые потери через стенку и температуры на границах слоев.

Температуры на поверхностях стенки принять равными 28 ºС и 2 ºС.

22.106 Плотность теплового потока через плоскую стенку толщиной 40 мм составляет 60 Вт/м². Определить разность температур на поверхности стенки, если она выполнена: а) из бетона с коэффициентом теплопроводности 1,3 Вт/(м·К); б) из красного кирпича с коэффициентом теплопроводности 0,6 Вт/(м·К; в) из пробки с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м·К.

22.107 Проходящий через цех латунный трубопровод (коэффициент теплопроводности латуни 85,5 Вт/(м·К)) с внутренним диаметром 4 мм необходимо изолировать так, чтобы потери тепла были не более 50 Вт на 1 м паропровода, а температура наружной поверхности изоляции не превышала 50 ºС. По трубопроводу транспортируется насыщенный пар, имеющий температуру 175 ºС. Толщина изоляции не должна превышать 25 мм. Температура внутренней поверхности стенки паропровода равна температуре пара. Из какого материала может быть сделана изоляция? Для ответа на этот вопрос рассчитайте коэффициент его теплопроводности и подберите подходящий материал с помощью Интернет.

22.108 Стена печи выполнена из кирпича (коэффициент теплопроводности 1,1 Вт/(м·К)) толщиной 60 см, сверху покрыта керамической плиткой (0,8 Вт/(м·К)) толщиной 3 см, а затем слоем войлока (0,058 Вт/(м·К)) толщиной 1 см. Температура на поверхности войлока 20 ºС, температура внутри печи 400 ºС. Определить, на сколько градусов отличаются температуры внутренней и внешней поверхности плитки.

22.109 Слой льда на поверхности воды имеет толщину 250 мм, температуры на нижней и верхней поверхностях соответственно t₁=0 ºC и t₂=-15 ºC. Определить тепловой потока через 1 м² поверхности льда, если его коэффициент теплопроводности λ_л=2,25 Вт/(м·К). Как изменится тепловой поток, если лед покроется слоем снега толщиной 155 мм с коэффициентом теплопроводности λ_с=0,465 Вт/(м·К) и температура на поверхности снега будет t_2c=-20 ºC?

22.110 Изолировать кирпичную стенку теплоизоляционными плитами из минеральной ваты на синтетическом связующем, теплопроводность которых λ=0,0052+0,002t, Вт/(м·ºС), так, чтобы плотность теплового потока не превышала 400 Вт/м². Определить толщину изоляции, если температуры под изоляцией и на внешней её поверхности равны t₁ и t₂ (табл. 1).

Таблица 1 – Исходные данные