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

Ответ: при покрытии трубопровода слоем изоляции потери холода снизятся на 85 %.

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

Методические указания.pdf

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 q_l 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

Ответ: q_l=339 Вт/м, t_ст3=41 ºС.

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

Методические указания.pdf

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

Он обдувается холодным воздухом с температурой t_ж = 20ºС.

Вычислить тепловой поток с 1 м нагревателя, а также температуры на поверхности t_c 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: q_l = 218,5 Вт/м, t₀ = 770ºС, t_с = 769ºС.

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

26.5 Поверхность нагрева состоит из плоской стальной стенки толщиной δ. По одну сторону стенки движется горячая вода, средняя температура которой t_ж1, по другую — вода со средней температурой t_ж2 или воздух, средняя температура которого t_в2. 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 λ_ст=45 Вт/(м·К), а накипи λ_нак=0,6 Вт/(м·К). Коэффициенты теплоотдачи для горячей воды к стенке для обоих случаев α_ж1, от стенки к воде α_ж2, а от стенки к воздуху α_в2.

Параметры выбрать из таблицы 5.

Таблица 5

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 Определите количество тепла, передаваемого от дымовых газов к кипящей воде через:

а) стальную чистую стенку (λ₁=58 Вт/(м·К)) толщиной δ₁;

б) стальную стенку, покрытую со стороны воды слоем накипи (λ₂=2,3 Вт/(м·К) толщиной δ₂.

Температура дымовых газов t₁, температура кипящей воды t₂, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (α₁=186 Вт/(м²·К)) и от стенки к воде (α₂=4070 Вт/(м²·К)).

в) стальную стенку, покрытую со стороны воды слоем накипи и слоем масла толщиной δ₃ (λ₃=0,1 Вт/(м·К)).

Таблица 6

Ответ: а) q₁=120750 Вт/м²; б) q₂=70210 Вт/м²; в) q₃=23240 Вт/м².

Варианты задачи: 1, 4.

26.7 Определить тепловой поток Q из пароводяной рубашки теплового аппарата типа КПЭ в окружающее пространство через боковые стенки, а также распределение температур на стенках теплового аппарата. Исходные данные по геометрическим размерам аппарата, характеристикам стенок и среды выбрать по цифрам шифра зачетной книжки из табл.3 и 4. Схема теплопередачи через боковую стенку приведена на рис.1.

Рисунок 1.1 — Схема теплопередачи через боковую стенку котла типа КПЭ

Таблица 3

Таблица 4

Коэффициент излучения абсолютно черного тела c0=5,7 Вт/(м²·К⁴).

26.9 Конвективный теплообмен. Теплопередача

Рукавная линия диаметром d поперечно обдувается воздухом со скоростью ω_в. Температура воздуха t_в. По рукавной линии со скоростью  ω_ж движется вода, температура которой на входе в рукавную линию t′_ж. Рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, чтобы температура на выходе из рукавной линии была t″_ж≥1ºС. Толщина стенки рукавной линии δ=4 мм. Эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава принять λ=0,115 Вт/(м·К). Данные, необходимые для расчетов, приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Варианты задачи: 35.

26.10 В топке котла сжигается смесь, состоящая из 3·10³ кг донецкого угля марки Д состава: С^р₁ = 49,3%; Н^р₁ = 3,6%; (S^р_л)₁ = 3,0%; N^р₁ = 1,0%; О^р₁ = 8,3%; А^р₁ = 21,8%; W^р₁ = 13,0% и 4,5·10³ донецкого угля марки Г состава: С^р₂ = 55,2%; Н^р₂ = 3,8%; (S^р_л)₂ = 3,2%; N^р₂ = 1,0%; О^р₂ = 5,8%; А^р₂ = 23,0%; W^р₂ = 8,0%. Определить состав рабочей смеси.

Ответ: С^р_см = 52,8%; Н^р_см = 3,7%; (S^р_л)_см = 3,1%; N^р_см = 1,0%; О^р_см = 6,8%; А^р_см = 22,6%; W^р_см = 10,0%.

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