22 Теплопроводность

22.211 Вычислить плотность теплового потока q, Вт/м², в пластинчатом воздухоподогревателе и значения температур на поверхностях листов, если известно, что средняя температура газов t_ж1 = 315ºС и средняя температура воздуха t_ж2 = 135ºС, соответственно коэффициенты теплоотдачи α₁ = 23 Вт/(м²·ºС) и α₂ = 30 Вт/(м²·ºС). Толщина листов подогревателя δ = 2 мм. Коэффициент теплопроводности материала листов λ = 50 Вт/(м·ºС).

Ответ: q = 2342 Вт/м²; t_c1 = 213,2ºС; и t_c2 = 213,1ºС; t_c1 ≈ t_c2 = 213,2ºС.

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

22.212 В камере сгорания парового котла с жидким золоудалением температура газов должна поддерживаться равной t_ж1 = 1300ºС, температура воздуха в котельной t_ж2 = 30ºС. Стены топочной камеры выполнены из слоя огнеупора толщиной δ₁ = 250 мм с коэффициентом теплопроводности λ₁ = 0,28(1 + 0,833·10^-3t) Вт/(м·ºС) и слоя диатомитового кирпича с коэффициентом теплопроводности λ₂ = 0,113(1 + 0,206·10^-3t) Вт/(м·ºС).

Коэффициент теплоотдачи от газов к обмуровке α₁ = 30 Вт/(м²·ºС) и от внешней поверхности топочной камеры к окружающему воздуху α₂ = 10 Вт/(м²·ºС).

Какой должна быть толщина диатомитового слоя, чтобы потери в окружающую среду не превышали 750 Вт/м².

Ответ: Толщина диатомитового слоя должна быть δ₂ = 137 мм.

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

22.213 Змеевики пароперегревателя выполнены из труб жароупрочной стали диаметром d₁/d₂ = 32/42 мм с коэффициентом теплопроводности λ = 14 Вт/(м·ºС). Температура внешней поверхности трубы t_с2 = 580ºС и внутренней поверхности t_с1 = 450ºС.

Вычислить удельный тепловой поток через стенку на единицу длины трубы q_l, Вт/м.

Ответ: q_l = 42031 Вт/м.

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

22.214 Паропровод диаметром 150/160 мм покрыт слоем тепловой изоляции толщиной δ_из = 100 мм; коэффициенты теплопроводности стенки трубы λ₁ = 50 Вт/(м·ºС) и изоляции λ₂ = 0,08 Вт/(м·ºС). Температура на внутренней поверхности паропровода t_с1 = 400ºС и на наружной поверхности изоляции t_с3 = 50ºС (рис. 1-9).

Найти тепловые потери с 1 м паропровода и температуру на границе соприкосновения паропровода и изоляции.

Ответ: Потери теплоты с 1 м паропровода q_l = 69,1 Вт/м. Температура на границе соприкосновения паропровода и изоляции t_c2 ≈ 400ºС.

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

22.215 Стальной трубопровод диаметром d₁/d₂ = 100/110 мм с коэффициентом теплопроводности λ₁ = 50 Вт/(м·ºС) покрыт изоляцией в два слоя одинаковой толщины δ₂ = δ₃ = 50 мм. Температура внутренней поверхности трубы t_с1 = 250ºС и наружной поверхности изоляции t_с4 = 50ºС (рис. 1-10).

Определить потери теплоты через изоляцию с 1 м трубопровода и температуру на границе соприкосновения слоев изоляции, если первый слой изоляции, накладываемый на поверхность трубы, выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности λ₂ = 0,06 Вт/(м·ºС), а второй слой – из материала с коэффициентом теплопроводности λ₃ = 0,12 Вт/(м·ºС).

Ответ: Тепловые потери с 1 м трубопровода q_l = 28,5 Вт/м. Температура на границе соприкосновения слоев изоляции t_c3 = 96,3ºС.

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

22.216 Как изменятся тепловые потери с 1 м трубопровода, рассмотренного в задаче 1-24, если слои изоляции поменять местами, т.е. слой с большим коэффициентом теплопроводности наложить непосредственно на поверхность трубы? Все другие условия оставить без изменений.

Ответ: Потери теплоты увеличатся и составят q_l = 33,7 Вт/м. Температура на границе соприкосновения слоев изоляции t_c3 = 105ºС.

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

22.217 Паропровод диаметром d₁/d₂ = 160/170 мм покрыт слоем изоляции толщиной δ = 100 мм с коэффициентом теплопроводности, зависящим от температуры следующим образом: λ_из = 0,062(1 + 0,363·10^-2t).

Определить потери теплоты с 1 м паропровода и температуру на внутренней поверхности трубопровода, если температура наружной поверхности трубы t_с2 = 300ºС, а температура внешней поверхности изоляции не должна превышать 50 ºС.

Ответ: Потери теплоты с 1 м паропровода q_l = 64,9 Вт/м. Температура внутренней поверхности трубопровода t_c1 = 300ºС.

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

22.218 Вычислить потерю теплоты с 1 м неизолированного трубопровода диаметром d₁/d₂ = 150/165 мм, проложенного на открытом воздухе, если внутри трубы протекает вода со средней температурой t_ж1 = 90ºС и температура окружающего воздуха t_ж2 = -15ºС. Коэффициент теплопроводности материала трубы λ = 50 Вт/(м·ºС). Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы α₁ = 1000 Вт/(м²·ºС) и от трубы к окружающему воздуху α₂ = 12 Вт/(м²·ºС).

Определить также температуры на внутренней и внешней поверхностях трубы (рис. 1-13)

Ответ: q_l = 643 Вт/м; t_c1 = 88,6ºС; t_c1 = 88,6ºС.

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

22.219 В приборе для определения коэффициента теплопроводности жидкостей по методу «нагретой нити» (рис. 1-12) в кольцевой зазор между платиновой нитью и кварцевой трубкой залито испытуемое трансформаторное масло. Диаметр и длина платиновой нити d₁ = 0,12 мм и l = 90 мм; внутренний и наружный диаметры кварцевой трубки d₂ = 1 мм и d₃ = 3 мм; коэффициент теплопроводности кварца λ = 1,4 Вт/(м·ºС).

Вычислить коэффициент теплопроводности λ_ж и среднюю температуру t_ж трансформаторного масла, если при расходе теплоты через кольцевой слой масла Q = 1,8 Вт, температура платиновой нити t_c1 = 106,9ºС и температуру внешней поверхности кварцевой трубки t_c3 = 30,6ºС.

Ответ: Коэффициент теплопроводности трансформаторного масла λ_ж = 0,0915 Вт/(м·ºС) при t_ж = 70ºС.

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