26 Теплопередача.

26.11 Плоская стальная стенка толщиной δ₁=10 мм омывается с одной стороны газами с температурой t_ж1=310ºС, а с другой изолирована от окружающего воздуха, имеющего температуру t_ж2=10ºС, плотно прилегающей к ней пластиной толщиной δ₂=15 мм. Определить плотность теплового потока и температуры поверхностей стенок, если известно, что коэффициент теплопроводности стали λ₁=40 Вт/(м·К), а материала изоляционной пластины λ₂=0,15 Вт/(м·К). Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α₁=25 Вт/(м²·К), а от пластины к воздуху α₂=10 Вт/(м²·К).

26.12 Плоская стальная стенка толщиной δ_с омывается с одной стороны горячими газами с температурой t₁, а с другой стороны – водой с температурой t₂. Определите коэффициент теплопередачи от газов к воде k, удельный тепловой поток q и температуры обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке α₁ и от стенки к воде α₂; коэффициент теплопроводности стали λ_c=50 Вт/(м·ºС). Определите так же все указанные величины, если стенка со стороны воды покроется слоем накипи толщиной δ_н; коэффициент теплопроводности накипи λ_н=2 Вт/(м·ºС).

Для указанных вариантов задачи постройте эпюры температур от t₁ до t₂. Объясните, в чем состоит вред отложения накипи на стальных поверхностях теплообмена.

Таблица 3

Варианты задачи: 07, 09, 17, 18, 20, 27, 28, 35, 36, 56, 78, 86, 88, 97, 98, 99.

26.13 Плоская кирпичная стенка хлебопекарной печи с одной стороны омывается продуктами сгорания топлива с температурой t₁, а с другой – воздухом помещения с температурой t₂. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией равны соответственно α₁ и α₂. Коэффициент теплопроводности стенки λ=0,6 Вт/(м·К), толщина стенки δ=755 мм. Кроме теплоотдачи конвекцией со стороны продуктов сгорания на стенку падает лучистый тепловой поток, часть которого qлуч=10³ Вт/м² поглощается поверхностью стенки. Определить плотность теплового потока, проходящего через стенку.

Таблица 1 – Исходные данные

26.14 Определить температуру гидросистемы, имеющей следующие гидравлические и конструктивные данные: р = 9 МПа, V = 33 л/мин, η = 65%, L_тр = 8 м, d_тр = 12 мм, V_б = 70 л (бак в виде куба), S_эл = 0,3 м² (суммарная площадь поверхности элементов ГС). Температура окружающей среды t_окр = 5º, средний по поверхности коэффициент теплопередачи k = 22 Вт/(м²·К).

26.15 Стальная труба длиной l,м и диаметром d₁/d₂=150/165мм покрыта слоем изоляции теплопроводностью λ, Вт/(м·ºС) и толщиной δ, мм. По трубе течет вода с температурой t_в,ºС, коэффициент теплоотдачи α₁,Вт/(м²·ºС), снаружи труба омывается воздухом с температурой t_возд,ºС, коэффициент теплоотдачи α₂,Вт/(м²·ºС). Определить сколько тепла теряется в течение года. Теплопроводность стали 45 Вт/(м·ºС). Как изменятся теплопотери, если на внутренней поверхности труби образован слой ржавчины толщиной 0,2 мм и коэффициентом теплопроводности 5 Вт/(м·ºС).

Таблица 4

26.16 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 t_г, а воздуха t_в. Данные для решения выбрать из таблицы.

Таблица 6.1 – Исходные данные

26.17 Среднециклический тепловой поток к стенке цилиндра ДВС составляет 720 кВт/м². Для исключения перегрева стенки применяется охлаждение. Определить среднюю температуру стенки цилиндра, если температура охлаждающей жидкости 215ºС, а коэффициент конвективной теплоотдачи от жидкости к стенке α_к = 3540 Вт/(м²·К).

26.19 Внутри стальной трубы длиной l=5 м, наружный диаметр которой d_нар и толщина стенки δ_ст, движется трансформаторное масло с температурой t_ж1. Труба расположена в помещении с температурой t_ж2. Коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней поверхности трубы α₁, от поверхности трубы к воздуху, находящемуся в помещении, α₂.

Обосновать целесообразность применения тепловой изоляции из бетона толщиной δ_б для уменьшения теплопотерь от трубы, используя понятие о критическом диаметре изоляции.

Определить тепловой поток, линейную плотность теплового потока и линейный коэффициент теплопередачи через трубу без бетона и при его наличии. Найти для заданных условий максимальное значение коэффициента теплопроводности изоляции, накладываемой на трубу с целью уменьшения тепловых потерь от трубопровода.

Коэффициенты теплопроводности стали λ_ст=45 Вт/(м·К), бетона λ_б=1,3 Вт/(м·К).

Таблица 3.1 – Исходные данные