26 Теплопередача. Теория горения

26.1 По стальному неизолированному трубопроводу диаметром 80×5 мм течет холодильный агент, температура которого t2=-20ºC. Температура воздуха в помещении, где проходит трубопровод, t1=20ºC. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха α1=10 Вт/(м²·К), со стороны холодильного агента α2=1000 Вт/(м²·К). На сколько процентов снизится потеря холода, если трубопровод покрыть слоем изоляции с коэффициентом теплопроводности λ2 толщиной δ2?

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2

Предпоследняя цифра шифра λ2, Вт/(м·К) δ2, мм
1 0,05 50

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ


26.2 По стальному паропроводу с внутренним диаметром d1 и толщиной стенки δ1=8 мм протекает перегретый пар с температурой t1. Паропровод покрыт слоем изоляции толщиной δ2, коэффициент теплопроводности которой λ2=0,1 Вт/(м·К). Температура окружающего воздуха t2=25ºC. Коэффициенты теплоотдачи со стороны пара и окружающего воздуха соответственно равны: α1=250 Вт/(м²·К), α2=12 Вт/(м²·К). Определить потери тепла ql на 1 пог. м паропровода, а также температуру наружной поверхности изоляции. Коэффициент теплопроводности стали λ1 принять равным 35 Вт/(м·К).

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2

Предпоследняя цифра шифра d1, мм δ2, мм t1, ºC
1 250 150 450

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ


26.3 Электрический нагреватель выполнен из нихромовой проволоки диаметром d = 2 мм и длиной l = 10 м.

Он обдувается холодным воздухом с температурой tж = 20ºС.

Вычислить тепловой поток с 1 м нагревателя, а также температуры на поверхности tc и на оси проволоки t0, если сила тока, проходящего через нагреватель, составляет 25 А. Удельное электрическое сопротивление нихрома ρ = 1,1 Ом·мм²/м; коэффициент теплопроводности нихрома λ = 17,5 Вт/(м·ºС) и коэффициент теплоотдачи от поверхности нагревателя к воздуху α = 46,5 Вт/(м²·ºС).

Ответ: ql = 218,5 Вт/м, t0 = 770ºС, tс = 769ºС.

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


26.4 Тепло от дымовых газов передается через плоскую стенку парового котла кипящей воде. Температура газов t1=800ºC, воды t2=200ºC, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1=46,5 Вт/(м²·К) и от стенки к воде α2=1163 Вт/(м²·К).

Найти коэффициенты теплопередачи k для следующих случаев:

а) стенка стальная (λ=45,4 Вт/(м·К)), совершенно чистая, толщиной 20 мм;

б) стенка медная (λ=384 Вт/(м·К)), совершенно чистая, той же толщины;

в) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной 4 мм (λ=2,325 Вт/(м·К)), а со стороны газов — слоем сажи толщиной 2 мм (λ=0,1163 Вт/(м·К)).


26.5 Поверхность нагрева состоит из плоской стальной стенки толщиной δ. По одну сторону стенки движется горячая вода, средняя температура которой tж1, по другую — вода со средней температурой tж2 или воздух, средняя температура которого tв2. Определить для обоих случаев плотность теплового потока q (Вт/м²) и коэффициент теплопередачи, а также значения температур на обоих поверхностях стенки. Найти изменение удельного теплового потока Δq для первого случая, если с каждой стороны стальной стенки появится накипь толщиной в 1 мм.

Коэффициенты теплопроводности стали λст=45 Вт/(м·К), а накипи λнак=0,6 Вт/(м·К). Коэффициенты теплоотдачи для горячей воды к стенке для обоих случаев αж1, от стенки к воде αж2, а от стенки к воздуху αв2.

Параметры выбрать из таблицы 5.

Таблица 5

Вариант 00
δ, мм Тж1, °С Тж2, °С Тв2, °С αж1, Вт/(м²⸱К) αж2, Вт/(м²⸱К) αв2, Вт/(м²⸱К)
5 110 60 25 2000 1250 18

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методические указания.pdf


26.6 Определить температуру гидросистемы, имеющей следующие гидравлические и конструктивные данные: р = 16 МПа, V = 96 л/мин, η = 68%, Lтр = 15 м, dтр = 17 мм, Vб = 120 л (бак в виде куба), Sэл = 0,35 м² (суммарная площадь поверхности элементов ГС). Температура окружающей среды tокр = 5º, средний по поверхности коэффициент теплопередачи k = 40 Вт/(м²·К).


26.7 Конденсационная станция израсходовала В = 720·106 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Qнр = 20500 кДж/кг и выработала электроэнергии Эвыр = 590·1010 кДж/год, израсходовав при этом на собственные нужды 5% от выработанной электроэнергии. Определить к.п.д. брутто и к.п.д. нетто станции.

Ответ: ηбрКЭС = 0,4; ηнтКЭС = 0,38.

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf


26.8 (Вариант 03) По горизонтально расположенной стальной трубе (λ=40-50 Вт/(м·К)) со скоростью ω, м/c течет вода, имеющая температуру tв, ºС. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого tвозд, ºС.

Определить коэффициенты теплоотдачи α1 и α2 соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху, коэффициент теплопередачи k1 и тепловой поток q1, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d1, внешний d2.

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.

Таблица 3 — Исходные данные к задаче 3

tв, ºСω, м/ctвозд, ºСd1, ммd2, мм
1503,818190210


26.9 Определить в кДж/кг и процентах потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, если известны из данных анализа содержание оксида углерода в уходящих газах СО = 0,28% и содержание трехатомных газов RO2 = 19%. Котельный агрегат работает на каменном угле с низшей теплотой сгорания Qрн = 22825 кДж/кг, содержание в топливе углерода, Ср = 58,7% и серы  = 0,3%.

Ответ: Q3 = 202 кДж/кг, q3 = 0,89%.

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf


26.10 В топке котла сжигается смесь, состоящая из 3·10³ кг донецкого угля марки Д состава: Ср1 = 49,3%; Нр1 = 3,6%; (Sрл)1 = 3,0%; Nр1 = 1,0%; Ор1 = 8,3%; Ар1 = 21,8%; Wр1 = 13,0% и 4,5·10³ донецкого угля марки Г состава: Ср2 = 55,2%; Нр2 = 3,8%; (Sрл)2 = 3,2%; Nр2 = 1,0%; Ор2 = 5,8%; Ар2 = 23,0%; Wр2 = 8,0%. Определить состав рабочей смеси.

Ответ: Срсм = 52,8%; Нрсм = 3,7%; (Sрл)см = 3,1%; Nрсм = 1,0%; Орсм = 6,8%; Арсм = 22,6%; Wрсм = 10,0%.

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf