26 Теплопередача. Теория горения

26.81 Кипящая вода воспринимает теплоту от дымовых газов парогенератора через стальную стенку толщиной 15 мм. Известны: температура дымовых газов t_Г, ºС, температура воды t_В, ºС, коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке α₁, от стенки к кипящей воде α₂, коэффициент теплопроводности стали λ=50 Вт/(м·К). При эксплуатации на поверхности стенки со стороны дымовых газов появилось отложение сажи толщиной δ_с, а со стороны воды слой накипи толщиной δ_н. Коэффициенты теплопроводности сажи λ_с=0,12 Вт/(м·К) и накипи λ_н=1,3 Вт/(м·К).

Вычислить тепловой поток, передаваемый через 1 м² чистой стенки и стенки, покрытой слоями сажи и накипи. Сравнить, как изменятся температуры на поверхности стенки. Построить график распределения температуры в системе координат t-x.

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 5.

Таблица 5 – Исходные данные к задаче

Контрольные вопросы

1. Что называется процессом теплопередачи?

2. Объясните, как поэтапно осуществляется перенос теплоты от дымовых газов к воде в процессе теплопередачи и запишите уравнения для каждого этапа.

3. Назовите несколько способов интенсификации теплопередачи.

26.86 По горизонтально расположенной стальной трубе [λ=20 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 К и тепловой поток q_l, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр равен d₁, внешний d₂. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы.

Указание. Для определения коэффициентов теплоотдачи использовать критериальные уравнения (см. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. §27-2, 27-3, 27-10). См. также уравнения методических указаний к лабораторной работе 3). Для определения коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к воздуху принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t₂=t_воз+1.

26.87 (Вариант 34) Стена помещения выполнена из кирпича (толщина кладки δ₁=500 мм, коэффициент теплопроводности λ₁=0,8 Вт/(м·К)) и покрыта снаружи слоем теплоизоляции толщиной δ₂ с коэффициентом теплопроводности λ₂=0,05 Вт/(м·К). Температура воздуха внутри помещения t_ж1, коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α₁=8 Вт/(м²·К). Температура наружного воздуха t_ж2, коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции α₂. Температура внутренней поверхности стены t_c1, наружной поверхности теплоизоляции t_c3, температура в плоскости соприкосновения кирпичной стены и теплоизоляции t_c2. Найти заданные в соответствии с вариантом величины и изобразить график распределения температур. (В зависимости от варианта могут быть заданы также коэффициент теплопередачи k или плотность теплового потока q). Исходные данные выбрать из таблицы 4.

Таблица 4 – Исходные данные к задаче 4 

26.88 (Вариант 9) Внутри стальной трубы, 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 α₂. Для снижения тепловых потерь трубу покрывают слоем бетона δ_б.

Определить линейную плотность теплового потока через трубу без бетона и при его наличии. Найти максимальное значение коэффициента теплопроводности такой изоляции, накладываемой на трубу, чтобы при любой ее толщине теплопотери были меньше, чем для неизолированной трубы.

Коэффициенты теплопроводности: стали λст=45 Вт/(м·К), бетона λб=1,3 Вт/(м·К). Значение коэффициента теплоотдачи α₂ считать постоянным.

Таблица 1 – Исходные данные