26 Теплопередача. Теория горения
26.71 Автомобильный гараж размерами 35×8×4 м выполнен из красного кирпича толщиной стен 0,51 м. Гараж имеет 5 двойных окон размером 2×0,78×0,15 м и 5 ворот из хвойной древесины размером 3,5×3×0,06 м. Температура воздуха внутри гаража tв=17 ºС, снаружи tн=-14 ºС.
Определить потери тепла через боковые ограждения гаража. Принять приведенный коэффициент теплопроводности оконных блоков λпр=0,043 Вт/(м·К, коэффициент теплоотдачи к стенам внутри гаража α1=8,7 Вт/(м²·К), от стен снаружи гаража — α2=27,3 Вт/(м²·К).
26.72 Стенки рабочей камеры промышленной нагревательной печи имеют внутренний огнеупорный слой толщиной δ1=0,12 м из шамотного кирпича и наружный слой толщиной δ2=0,25 м из строительного кирпича. Температура наружной поверхности наружного слоя tст3, коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности к окружающему воздуху α2=16 Вт/(м²·К), а температура воздуха — t2. Определить температуру внутренней поверхности камеры печи tст1 и построить график распределения температур по толщине стенки. Каковы суточные потери тепла через стенку с площадью поверхности F=20 м²? Коэффициент теплопроводности шамотного кирпича λ=0,86 Вт/(м·К), строительного кирпича λ=0,7 Вт/(м·К).
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | tст3, ºС | t2, ºС |
| 1 | 40 | 18 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: СамГУПС
Все задачи из: Волов В.Т. Термодинамика и теплопередача СамГУПС 2012
26.73 Голый металлический провод диаметром d=4 мм имеет температуру поверхности tст=95 ºС. Активное электрическое сопротивление провода r=4·10³ Ом/м. Коэффициент теплоотдачи от поверхности провода к окружающему воздуху α. Температура воздуха tв. Какой будет температура поверхности этого провода tст под слоем изоляции толщиной δ=3 мм с коэффициентом теплопроводности λ при неизменном токе и прочих равных условиях? Определить также максимальное значение тока в изолированном проводе, если первоначальную температуру провода считать предельно допустимой. Дайте объяснение полученным результатам.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | tв, ºС | α, Вт/(м2·К) | λ, Вт/(м·К) |
| 1 | 12 | 20 | 0,25 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: СамГУПС
Все задачи из: Волов В.Т. Термодинамика и теплопередача СамГУПС 2012
26.74 Определить потери теплоты через кладку камеры сгорания толщиной δст = 0,4 м, площадью F = 8 м². Кладка выполнена в виде плоской стенки из шамотного кирпича, коэффициент теплопроводности которого λст, Вт/(м·К) связан с температурой зависимостью
λст = 0,84 + 0,0006t.
Температура газов в камере сгорания t1, температура холодного воздуха t2 = 25ºС. Коэффициенты теплоотдачи со стороны газов и воздуха соответственно α1 и α2.
Таблица – ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | t1, ºС | α1, Вт/(м²·К) | α2, Вт/(м²·К) |
| 2 | 1000 | 95 | 29 |
Все задачи из: Жданов Н.В. Термодинамика и теплопередача. ОмГУПС Омск 2013
26.75 Определение мощности электронагревателя для обогрева помещения
Помещение с внутренними габаритами V=a·b·h, где a — длина, b — ширина, h — высота, выполнено из панелей толщиной δ. Материал панелей имеет коэффициент теплопроводности λ. Какой мощности электронагреватель нужно установить, чтобы температура в помещении сохранялась на уровне tвн, если температура наружного воздуха tн, а коэффициенты теплоотдачи соответственно на внутренних и внешних поверхностях панелей следующие:
αс1=9 Вт/(м²·ºС), αс2=20 Вт/(м²·ºС) (для стен);
αп1=10 Вт/(м²·ºС), αп2=4 Вт/(м²·ºС) (для пола);
αпт1=8 Вт/(м²·ºС), αпт2=15 Вт/(м²·ºС) (для потолка).
Таблица 2 – Исходные данные
| Вариант 01 | ||||||
| а, м | b, м | h, м | δ, м | λ, Вт/(м·ºС) | tвн, ºС | tн, ºС |
| 2 | 3 | 2,5 | 0,5 | 0,1 | 16 | -10 |
Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:
1. В чем отличие между теплопроводностью, конвективным теплообменом и излучением?
2. Какова математическая запись закона Фурье и закона Ньютона — Рихмана?
3. Физический смысл коэффициента теплоотдачи α и его размерность?
4. Что такое термическое сопротивление? Какова размерность величины термического сопротивления?
5. В чем отличие между термическими сопротивлениями теплоотдачи на поверхности плоской стенки и термическими сопротивлениями теплопроводности плоской стенки?
26.76 Расчет параметров изолированного трубопровода
По трубопроводу с размерами d2/d1, где d1 — внутренний диаметр трубы, а d2 — наружный диаметр, течет горячая вода с температурой tж1. Температура окружающей среды tж2. Снаружи труба покрыта слоем изоляционного материала толщиной δ с коэффициентом теплопроводности λ2, коэффициентом теплопроводности материала трубы λ1. Средние коэффициенты теплоотдачи с внутренней поверхности трубы и внешней изоляционного материала соответственно равны α1, α2. Определить количество теплоты, отдаваемой единицей длины трубы в окружающее пространство, а также температуры на внутренней и внешней поверхностях трубы.
Таблица 2
| Первая цифра варианта | d1, мм | d2, мм | δ,мм | tж1, °С | tж2, °С |
| 0 | 20 | 22 | 10 | 60 | 23 |
Продолжение таблицы 2
| Последняя цифра варианта | λ1, Вт/(м⸱ºС) | λ2, Вт/(м⸱ºС) | α1, Вт/(м²⸱°С) | α2, Вт/(м²⸱°С) |
| 0 | 50 | 0,06 | 23 | 12 |
Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:
1. В чем отличие между коэффициентами теплопроводности, теплоотдачи, температуропроводности и теплопередачи? Какова их размерность, каков их физический смысл?
2. Какому закону соответствует распределение температуры в цилиндрической однослойной стенке?
3. Каким образом определяются тепловые потери с цилиндрической поверхности однослойной теплоизоляции при граничных условиях I рода?
4. Как определяется коэффициент теплопередачи для многослойной цилиндрической стенки при граничных условиях III рода?
5. Какова зависимость тепловых потерь трубопровода от наружного диаметра его теплоизоляции, если: а) критический диаметр теплоизоляции меньше наружного диаметра стальной трубы; б) критический диаметр теплоизоляции больше наружного диаметра стальной трубы?
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.
ВУЗ: ТГАСУ
26.77 Коэффициент теплопередачи через наружное ограждение (стену) помещения k, коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к поверхности стены α1. Определить, на сколько градусов изменится температура внутренней поверхности стены, если температура наружного воздуха понизится на 25 ºC, а температура воздуха внутри помещения понизится на 5 ºC?
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | k, Вт/(м2·К) | α1, Вт/(м2·К) |
| 1 | 0,80 | 6,9 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: МИИТ
26.78 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 5 – Числовые данные к задачам
| Последняя цифра номера зачетной книжки | t1, ºС | α1, Вт/(м²·К) |
| 0 | 300 | 65 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: ИрГУПС
26.79 Определить необходимую толщину слоя теплоизоляции δиз наружной стены холодильной камеры (рис. 3), если:
- толщина стены δст;
- коэффициенты теплопроводности соответственно материала стены и теплоизоляции λст и λиз;
- температура наружного воздуха и воздуха в холодильной камере tв1 и tв2;
- коэффициенты теплоотдачи от наружного воздуха к стене α1 и от поверхности теплоизоляции к воздуху в холодильной камере α2;
- заданная плотность теплового потока q.Оценить также температуры поверхностей tc1, tc2 и tc3, а также глубину промерзания теплоизоляционного слоя δ0.
Исходные данные приведены в табл. 11 и 12.
Таблица 11
| Последняя цифра шифра | q, Вт/м2 | δст, мм | tв1, ºС | tв2, ºС |
| 0 | 10 | 500 | +30 | -18 |
Таблица 12
| Предпоследняя
цифра шифра |
λст, Вт/(м·К) | λиз, Вт/(м·К) | α1, Вт/(м2·К) | α2, Вт/(м2·К) |
| 0 | 0,85 | 0,04 | 13,0 | 8,0 |
Ответ: δиз = 160 мм, tc1 = 29 ºC, tc2 = 23 ºC, tc3 = -17 ºC, δ0 = 67 мм.
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.
ВУЗ: МГУПП
26.80 (Вариант 1) Стенка камеры холодильника, выполненная из слоя кирпича толщиной δ2 и слоя изоляции толщиной δ3, с двух сторон покрыта слоем штукатурки толщиной δ1=δ4=20 мм.
Температура наружного воздуха tв1, в камере tв2. Коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к поверхности стены α1, от внутренней поверхности стены к воздуху в камере α2.
Определить общее и частные термические сопротивления, коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока и количество теплоты, проходящее через стену высотой 4 м и длиной 8 м в течение суток. Определить также температуры поверхностей всех слоев стены и построить график распределения температур по ее толщине (без масштаба).
Таблица 1 – Исходные данные
| δ2, мм | δ3, мм | α1, Вт/(м2·К) | α2, Вт/(м2·К) | Тип изоляции | tв1, ºС | tв2, ºС |
| 380 | 200 | 18 | 9 | Пробковая плита | 7 | -12 |
