26 Теплопередача.

26.21 По стальной трубе, внутренний и внешний диаметр которой соответственно d₁ и d₂, а коэффициент теплопроводности λ = 40 Вт/(м·К), течёт газ со средней температурой t₁. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α₁.

Снаружи труба охлаждается водой с температурой t₂. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α₂. Определить коэффициент теплопередачи К от газа к воде, тепловой поток на один метр длины трубы q_l и температуры поверхностей трубы.

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 3.

Ответить на вопрос.

При каких значениях d₂/d₁ (близких к единице или гораздо больше единицы) цилиндрическую стенку для расчётов без больших погрешностей можно заменить плоской?

ВУЗ: СФУ

26.22 Вычислить потери теплоты через единицу поверхности кирпичной обмуровки парового котла и температуры на поверхностях стенки, если толщина стенки δ = 250 мм, температура газов Т_f1 = 720ºС, воздуха в котельной Т_f2 = 25ºС. Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности стенки α₁ = 23 Вт/(м²·К) и от стенки к воздуху α₂ = 12 Вт/(м²·К). Коэффициент теплопроводности стенки равен λ = 0,7 Вт/(м·К).

Ответ: q = 1436,25 Вт/м²; T_W1 = 657,6ºС; T_W2 = 144,7ºС.

Задачник: Бухмиров В.В. Теоретические основы теплотехники ИГЭУ 2013.pdf

26.23 Определить требуемую минимальную толщину обмуровки газохода котла, чтобы температура ее наружной поверхности не превышала 50 ºС при температуре газов в газоходе t₁. Эквивалентный коэффициент теплопроводности обмуровки λ=0,6 Вт/(м·К). Суммарный коэффициент теплоотдачи со стороны газов — α₁, со стороны воздуха α₂=16 Вт/(м²·К), а температура воздуха t₂=20 ºC.

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: СамГУПС

26.24 Определить плотность теплового потока через плоскую стенку нагревательной печи, состоящую из двух слоев кладки: шамотного кирпича толщиной δ₁=0,56 м и диамитового кирпича δ₂=0,24 м, если температура внутренней поверхности кладки равна t_ст1, а температура наружного воздуха t₀=25 ºC. Коэффициент теплопроводности внутреннего слоя кладки λ₁=0,95 Вт/(м·К), наружного слоя λ₂=0,15 Вт/(м·К). Коэффициент теплоотдачи конвекцией со стороны наружной поверхности α_к=8,5 Вт/(м²·К), а ее степень черноты ε.

Таблица 2 – Числовые данные к задача контрольной работы №2

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ

26.25 Определение мощности электронагревателя для обогрева помещения

Две стены помещения с внутренними размерам, (1 ‒ a·h и 2 ‒ b·h) выложены из красного кирпича толщиной δ_кп, изолированного с наружной стороны сайдингом толщиной δ_сд, а с внутренней покрыта слоем штукатурки толщиной δ_шт.

3 и 4-я стены с размерами (3 ‒ b·h и 4 ‒ a·h) выполнены из панелей толщиной δ_пн, оштукатуренных с обеих сторон штукатуркой толщиной δ_шт. Пол и потолок выполнены из железобетонных плит толщиной δ_жб, где а – длина, b – ширина, h – высота. Коэффициенты теплопроводности материалов конструкции соответственно равны λ_пн = 0,7 Вт/(м·ºС), λ_кп = 0,75 Вт/(м·ºС), λ_сд = 0,35 Вт/(м·ºС), λ_шт = 1,2 Вт/(м·ºС) и λ_жб = 2,2 Вт/(м·ºС). Какой мощности электронагреватель нужно установить, чтобы температура в помещении сохранялась на уровне t_вн, если теплоперенос через 3 и 4-ю стены отсутствует, а температура наружного воздуха равняется t_нар и коэффициенты теплоотдачи соответственно на внутренних и внешних поверхностях элементов конструкции соответственно равны:

α_с1=9 Вт/(м²·ºС), α_с2=20 Вт/(м²·ºС)  (для 3 и 4 стены);

α_п1=10 Вт/(м²·ºС), α_п2=4 Вт/(м²·ºС)  (для пола);

α_пт1=8 Вт/(м²·ºС), α_пт2=15 Вт/(м²·ºС) (для потолка).

Таблица 1

Продолжение таблицы 1

Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:

1. Что такое тепловой поток, плотность теплового потока, температурное поле?

2. Как распределяется температура по толщине плоской многослойной стенки?

3. Физический смысл коэффициентов теплопроводности λ и теплоотдачи α, их размерность.

4. Какова математическая запись закона Фурье и закона Ньютона — Рихмана?

5. Что такое термическое сопротивление? Какова размерность величины термического сопротивления? Чем отличается термическое сопротивление теплоотдачи на поверхности плоской стенки от термического сопротивлениями теплопроводности плоской стенки?

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

ВУЗ: ТГАСУ

26.26 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=0,40 Вт/(м·К). Коэффициент теплоотдачи от пластины к воздуху равен α₂. Определить тепловой поток q_l, Вт/м² и температуры t₁, t₂ и t₃ поверхностей стенок, если температура продуктов сгорания t_г, а воздуха — t_в. Данные для решения задачи выбрать из табл. 5.

Таблица 5

Ответ: q_l=1248 Вт/м², t₁=314,34 ºC, t₂=314,18 ºC, t₃=282,98 ºC.

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

ВУЗ: ТюмГНГУ

26.27 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 задачи выбрать из табл. 2.2.

Таблица 2.2 — Исходные данные

ВУЗ: ПсковГУ

26.28 По горизонтально расположенной стальной трубе с коэффициентом теплопроводности λ=17 Вт/(м·К) со скоростью ω₁ течет вода, имеющая температуру t_в. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз, а давление 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху; коэффициент теплопередачи k и тепловой поток q_l, отнесенный к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁, а внешний – d₂.

Таблица  4.15 – Исходные данные

ВУЗ: КемТИПП

26.29 По горизонтально расположенной стальной трубе λ = 20 Вт/(м·К)) со скоростью ω течет вода, имеющая температуру t_в. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз при давлении 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху, коэффициент теплопередачи и тепловой поток q_l, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁, внешний — d₂. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 1.

Указание. Для определения α₂ принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t₂ равной температуре воды.

Таблица 1

Указание. При определении коэффициента теплоотдачи использовать табл. 3 приложения. Ответить на вопросы: Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи? Какой режим движения окружающего трубу воздуха? Почему можно при расчете принять равенство температур t₂ t_в?

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

ВУЗ: КГУ

26.30 Вычислить температуры на поверхностях стенки и тепловой поток через 1 м² чистой поверхности парогенератора, если заданы следующие величины: температура газов t_г, температура кипящей воды t_в, коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке α₁, от стенки к кипящей воде α₂, коэффициент теплопроводности материала стенки λ=50 Вт/(м·К) и толщина стенки δ=10 мм.

Решить задачу при условии, что в процессе эксплуатации поверхность нагрева парового котла со стороны дымовых газов покрылась слоем сажи толщиной δ_с и со стороны воды слоем накипи толщиной δ_н (соответственно, коэффициенты теплопроводности сажи λ_с=0,08 Вт/(м·К) и накипи λ_н=0,6 Вт/(м·К). Сравнить результаты расчетов для обоих случаев и определить уменьшение тепловой нагрузки в процентах. Построить график распределения температур.

Данные для решения принять по табл.7

Таблица 7