22 Теплопроводность

22.201 Вычислить плотности теплового потока q через плоскую стенку толщиной δ, выполненную из указанных ниже изоляционных материалов (применяемых в вагоностроении), коэффициенты теплопроводности которых λ, Вт/(м·К), связаны с температурой следующими линейными зависимостями:

шевелин λ=0,060+0,002t;

мипора λ=0,035+0,002t;

полистирол ПСБ-С λ=0,038+0,0036t;

полиуретан ППУ-ЗС λ=0,04+0,0035t.

Температуры поверхностей стенки соответственно равны t₁^СТ и t₂^СТ.

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

ММетодические указания.pdf

ВУЗ: СамГУПС

22.202 По данным тепловых измерений тепломером средний удельный тепловой поток через ограждение изотермического вагона при температуре наружного воздуха t_н  и температуре воздуха в вагоне t_в составил q. На сколько процентов изменится количество тепла, поступающего в вагон за счет теплопередачи через ограждения, если при прочих равных условиях на его поверхность наложить дополнительный слой изоляции из пиатерма толщиной δ = 30 мм с коэффициентом теплопроводности λ = 0,036 Вт/(м·К)?

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: СамГУПС

22.204 Обмуровка печи состоит из слоев шамотного и красного кирпича, между которыми расположена засыпка из диатомита (рис. 1-3). Толщина шамотного кирпича δ₁ = 120 мм, диатомитовой засыпки δ₂ = 120 мм и красного кирпича δ₃ = 250 мм. Коэффициенты теплопроводности материалов соответственно равны: λ₁ = 0,93; λ₂ = 0,13 и λ₃ = 0,7 Вт/(м·ºС).

Какой толщины следует сделать слой из красного кирпича δ₃, если отказаться от применения засыпки из диатомита, чтобы тепловой поток через обмуровку оставался неизменным?

Ответ: Толщина слоя из красного кирпича должна быть 500 мм.

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

22.205 Стенка неэкранированной топочной камеры парового котла выполнена из слоя пеношамота толщиной δ₁ = 125 мм и слоя красного кирпича толщиной δ₂ = 500 мм. Слои плотно прилегают друг к другу. Температура на внутренней поверхности топочной камеры t_с1 = 1100º, а на наружной t_с3 = 50º (рис. 1-4). Коэффициент теплопроводности пеношамота λ₁ = 0,28 + 0,00023t, красного кирпича λ₂ = 0,7 Вт/(м·ºС).

Вычислить тепловые потери через 1 м² стенки топочной камеры и температуру в плоскости соприкосновения слоев.

Ответ: Тепловые потери q = 1090 Вт/м². Температура в плоскости соприкосновения слоев t_c2 = 828ºC.

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

22.206 Толщину слоя красного кирпича в стенке топочной камеры, рассмотренной в задаче 1-10, решено уменьшить в 2 раза, а между слоями поместить слой засыпки из диатомитовой крошки (рис. 1-5), коэффициент теплопроводности которой

λ = 0,113 + 0,00023t.

Какую нужно сделать толщину диатомитовой засыпки, чтобы при тех же температурах на внешних поверхностях стенки, что и в задаче 1-10, потери теплоты оставались неизменными?

Ответ: Толщина диатомитовой засыпки должна быть δ = 94 мм.

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

22.207 Вычислить тепловой поток через 1 м² чистой поверхности нагрева парового котла и температуры на поверхностях стенки, если заданы следующие величины: температура дымовых газов t_ж1 = 1000ºС, кипящей воды t_ж2 = 200ºС; коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке α₁ = 100 Вт/(м²·ºС) и от стенки к кипящей воды α₂ = 5000 Вт/(м²·ºС).

Коэффициент теплопроводности материала стенки λ = 50 Вт/(м·ºС) и толщина стенки δ = 12 мм.

Ответ: q = 76628 Вт/м². Температура на поверхностях стенки t_c1 = 234ºС и t_c2 = 215ºС.

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

22.208 Решить задачу 1-15 при условии, что в процессе эксплуатации поверхность нагрева парового котла со стороны дымовых газов покрылась слоем сажи толщиной δ_с = 1 мм [λ_с = 0,08 Вт/(м·ºС] и со стороны воды слоем накипи толщиной δ_н = 2 мм [λ_н = 0,8 Вт/(м·ºС].

Вычислить плотность теплового потока через 1 м² загрязненной поверхности нагрева и температуры на поверхностях соответствующих слоев t_c1, t_c2, t_c3 и t_c4 (рис. 1-8). Сравнить результаты расчета с ответом задачи 1-15 и определить уменьшение тепловой нагрузки.

Ответ: Плотность теплового потока q = 31447 Вт/м². Температуры на поверхностях слоев: t_c1 = 686ºС, t_c2 = 293ºС, t_c3 = 286ºС, t_c4 = 207ºС. Уменьшение тепловой нагрузки поверхности нагрева в результате загрязнения Δq = 58,96%.

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

22.209 Определить тепловой поток через 1 м² кирпичной стены помещения толщиной в два кирпича (δ = 510 мм) с коэффициентом теплопроводности λ = 0,8 Вт/(м·ºС). Температура воздуха внутри помещения t_ж1 = 18 ºС; коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α₁ = 7,5 Вт/(м²·ºС); температура наружного воздуха t_ж2 = -30 ºС; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены, обдуваемой ветром, α₂ = 20 Вт/(м²·ºС). Вычислить также температуры на поверхностях стены t_c1 и t_c2.

Ответ: Плотность теплового потока q = 58,5 Вт/м². Температуры на поверхностях стены t_c1 = 10,2ºС и t_c2 = -27,1ºС.

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

22.210 Решить задачу 1-17, если стена покрыта снаружи слоем тепловой изоляции толщиной 50 мм с коэффициентом теплопроводности λ_из = 0,08 Вт/(м·ºС). Сравнить потери теплоты через изолированную и неизолированную стенки.

Ответ: Потери теплоты через изолированную стенку q = 33,2 Вт/м². Температуры на поверхностях стены: t_c1 = 13,6ºС и t_c3 = -28,3ºС. Потери теплоты через неизолированную стенку на 76,2% больше, чем через изолированную.

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