22 Теплопроводность
22.71 Определить коэффициент теплопередачи в теплообменнике, выполненном из стальных труб диаметром 320×5 мм, для случаев: а) чистая поверхность труб; б) на поверхностях труб ржавчина толщиной 0,5 мм и слой накипи толщиной 2 мм. Коэффициент теплоотдачи с одной стороны стенки α1=7000 Вт/(м²·К), а с другой α2=10000 Вт/(м²·К). Решить задачу по формулам для плоской стенки.
Ответ: а) k=2826 Вт/(м²·К); б) k=518 Вт/(м²·К).
Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf
22.72 Вычислить допустимую силу тока для медного провода диаметром 2,00 мм, покрытого резиновой изоляцией толщиной 1,00 мм, при условии, что максимальная температура изоляции должна быть не выше 60,0 ºС, а на внешней поверхности изоляции температура не должна превышать 20,0 ºС. Теплопроводность резины равна 0,174 Вт/(м·К), электрическое сопротивление медного провода равно 5,00·10-3 Ом/м.
22.73 По стальному неизолированному трубопроводу диаметром 76/63 мм течет хладагент, температура которого t2=-20 ºC. Температура воздуха в помещении, где проходит трубопровод, tв=20 ºС. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха α1=10 Вт/(м²·К), со стороны хладагента α2=1000 Вт/(м²·К). На сколько процентов снизится потеря холода, если трубопровод покрыть слоем изоляции (коэффициент теплопроводности λ=0,05 Вт/(м·К)) толщиной δ=50 мм? Прочие условия считать неизменными.
22.74 (Вариант 08) Плоская стальная стенка толщиной δ1 (λ1=40 Вт/(м·К)) с одной стороны омывается газами, при этом коэффициент теплоотдачи равен α1. С другой стороны стенка изолирована от окружающего воздуха плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ2 (λ2=0,15 Вт/(м·К)). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α2. Определить удельный тепловой поток q, Вт/м² и температуры t1, t2, t3 поверхностей стенок, если температура газов равна tг, а воздуха tв. Данные, необходимые для решения выбрать из табл. 1.
Таблица 1 – Исходные данные
| δ1, мм | α1, Вт/(м2·К) | tг, ºС | δ2, мм | α2, Вт/(м2·К) | tв, ºС |
| 3 | 34 | 400 | 10 | 5 | 30 |
ВУЗ: ТулГУ
22.75 Металлический корпус аппарата имеет на плоской наружной поверхности температуру 500 ºС. Корпус снаружи покрывается сначала слоем диатомового кирпича толщиной 125 мм, а потом новоасбозуритом. Рассчитать толщину слоя новоасбозурита, необходимую для того, чтобы на наружной поверхности этого слоя температура не превышала 45 ºС. Температура воздуха в помещении, где находится аппарат, 25 ºС, а коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха α2=13 Вт/(м²·К). Найти температуру на поверхности контакта между новоасбозуритом и кирпичом.
Ответ: δ2=0,219 м, tc2=370 ºC.
Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf
22.76 В теплообменнике – стальные трубы толщиной 8 мм. На поверхностях труб ржавчина толщиной 2 мм и отложение накипи толщиной 3 мм. Если считать, что коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон стенки трубы очень велики, чему будет равен наибольший возможный коэффициент теплопередачи?
Ответ: k=280 Вт/(м²·К).
Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf
22.77 В паровом подогревателе на стальных трубках с толщиной стенки 4 мм конденсируется водяной пар давлением 476 кПа. Внутри труб греется вода при средней температуре 30 ºС. Коэффициенты теплоотдачи: для пара α1=13000, для воды α2=3500 Вт/(м²·К). На поверхностях трубок с одной стороны слой накипи толщиной 2 мм, с другой – слой ржавчины толщиной 1 мм. Найти температуры на поверхностях всех слоев и построить температурный график.
Ответ: tc1=146 ºC, tc2=70 ºC, tc3=66 ºC, tc4=42 ºC.
Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf
22.78 Паропровод наружным диаметром d1 покрыт двумя слоями тепловой изоляции, имеющими одинаковую толщину δ. Внутренний слой изоляции наружным диаметром d2 выполнен из магнезии с коэффициентом теплопроводности λ2 = 0,07 Вт/(м·К). Верхний слой диаметром d3 выполнен из глино-асбестовой массы с коэффициентом теплопроводности λ3 = 0,31 Вт/(мК). Температура наружной поверхности трубы t1, а внешней поверхности глино-асбестовой массы t3. Определить теплопотери теплоизолированной трубы длиной 1 м и температуру t2 между слоями магнезии и глино-асбеста. Как изменятся теплопотери если слои теплоизоляции поменять местами? Исходные данные к решению задачи взять из табл. 9.5.
Таблица 9.5 — Исходные данные
| Вариант | d1, мм | δ, мм | t1, ºС | t3, ºС |
| 0 | 100 | 25 | 150 | 46 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: ДВГУПС
22.79 Камера сгорания выполнена из шамотного кирпича (λк=0,9 Вт/(м·К)) толщиной δк=250 мм. Снаружи стенки канала изолированы двойным слоем изоляции. Первый слой изоляции (λиз1=0,08 Вт/(м·К)) толщиной δиз1, мм, второй наружный слой изоляции (λиз2=0,15 Вт/(м·К)) толщиной δиз2, мм. Температура газов в камере сгорания tж1, ºС температура воздуха в помещении tж2, ºС. Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к кирпичной стенке α1, Вт/(м²·К) а от наружной поверхности изоляции к воздуху помещения α2=10 Вт/(м²·К).
Определить плотность теплового потока (если она не задана), температуры теплоносителей и температуры на границе слоёв обмуровки.
Определить также термические сопротивления теплоотдачи и теплопроводности для каждого слоя (Rt) и соответствующие им перепады температур (Δt).
Изобразить графически изменение температуры по толщине слоёв и в пограничных слоях. Масштаб по толщине слоёв и по температуре выбрать самостоятельно.
Исходные данные принять из таблице 1.3 в соответствии с Вашим вариантом задания.
Таблица 1.3
| Вариант 03 | ||||
| δиз1, мм | δиз2, мм | α1, Вт/(м²·К) | tc1, ºС | tж2, ºС |
| 300 | 130 | 150 | 890 | 52 |
22.80 Железобетонная дымовая труба (рис. 1-11) внутренним диаметром d2=800 мм и наружным диаметром d3=1300 мм должна быть футерована внутри огнеупором.
Определить толщину футеровки и температуру наружной поверхности трубы tc3 из условий, чтобы тепловые потери с 1 м трубы не превышали 2000 Вт/м, а температура внутренней поверхности железобетонной стенки tc2 не превышала 200 ºС. Температура внутренней поверхности футеровки tc1=425 ºС; коэффициент теплопроводности футеровки λ1=0,5 Вт/(м·ºС); коэффициент теплопроводности бетона λ2=1,1 Вт/(м·ºС).
Ответ: δ=120 мм, температура наружной поверхности трубы tc3=59 ºС.
Учебник: Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче Москва «Энергия» 1980.pdf
