Куклин М.В. Термодинамика и теплопередача САФУ (Севмашвтуз) 2019
3.93 Смесь газов с начальными параметрами р1 и Т1 расширяется до конечного объема V2=α·V1. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем «n». Определить газовую постоянную смеси R, ее массу m и молярную массу μ, начальный объем V1, конечные параметры (V2, p2, T2), работу расширения L, теплоту процесса Q, изменение внутренней энергии ΔU и энтропии ΔS. Дать сводную таблицу результатов (T2, p2, ΔU, ΔS, Q, L) и проанализировать ее. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 4.1. Значение массовой теплоемкости газов при постоянном давлении выбирается из таблицы 4.3.
Таблица 4.1 – Исходные данные к задаче 1
| Последняя цифра шифра 1 | ||||
| Состав
газовой смеси |
Показатель
политропы n |
Степень
расширения α |
Начальные
параметры |
|
| р1, МПа | Т1, К | |||
| 2 кг О2 + 8 кг N2 | 1,25 | 20 | 5,0 | 2000 |
22.159 Определите значение коэффициента теплопроводности λ материала плоской стенки толщиной δ=50 мм, изображенной на рисунке, если на поверхностях стенки поддерживаются температуры t1=100 ⁰C и t2=90 ⁰C, плотность теплового потока q=220 Вт/м².
Ответ: λ=1,1 Вт/(м·К).
22.165 Вычислить плотность теплового потока q в случае стационарного режима теплопередачи через плоскую однородную стенку толщиной δ=250 мм, изображенной на рисунке, если на поверхностях стенки поддерживаются температуры t1=20 ⁰C и t2=-30 ⁰C. Коэффициента теплопроводности материала стенки λ=0,6 Вт/(м·К).
Ответ: q=120 Вт/м².
22.163 Определите потерю теплоты Q, Вт, через стенку из кирпича длиной l=5 м, высотой h=3 м и толщиной δ=250 мм, изображенной на рисунке, если на поверхностях стенки поддерживаются температуры t1=20 ⁰C и t2=-30 ⁰C. Коэффициента теплопроводности кирпича λ=0,6 Вт/(м·К).
Ответ: Q=1800 Вт.
22.167 Определите температурный напор Δt на поверхностях стенки толщиной δ=50 мм и численное значение градиента температуры |gradt| в стенке, изображенной на рисунке, если она выполнена из латуни λ=0,7 Вт/(м·К). Плотность теплового потока через плоскую стенку q=70 Вт/м².
Ответ: Δt=5 ºС, gradt=100 ºС/м.
22.169 Определить плотность теплового потока q, проходящего через стенку котла, изображенной на рисунке, если толщина ее δ1=50 мм, коэффициент теплопроводности материала λ1=35 Вт/(м·К) и с внутренней стороны стенка покрыта слоем котельной накипи толщиной δ2=3 мм с коэффициент теплопроводности λ2=1,0 Вт/(м·К). Температура наружной поверхности t1=150 ⁰C, а внутренней t3=100 ⁰C.
Ответ: q=1290 Вт/м2.
22.172 Определить температуру поверхности железного листа (под накипью) t2, если толщина стенки котла δ1=50 мм, коэффициент теплопроводности материала λ1=35 Вт/(м·К) и с внутренней стороны стенка покрыта слоем котельной накипи толщиной δ2=3 мм с коэффициент теплопроводности λ2=1,0Вт/(м·К). Температура наружной поверхности t1=150 ⁰C, а внутренней t3=100 ⁰C.
Ответ: t2=134 ºC.
22.160 Вычислите полное термическое сопротивление трехслойной стенки, изображенной на рисунке, если при стационарном режиме теплопроводности: δ1=200 мм, λ1=0,87 Вт/(м·К); δ2=210 мм, λ2=0,5 Вт/(м·К); δ3=240 мм, λ3=0,9Вт/(м·К).
Ответ: R=0,917 (м²·К)/Вт.
22.161 Змеевики пароперегревателя выполнены из труб жароупорной стали диаметрами d1/d2=12/36 мм с коэффициентом теплопроводности λ=25 Вт/(м·К). Температура внешней поверхности трубы, изображённой на рисунке, t2=450 ⁰C и внутренней поверхности t1=350 ⁰C. Вычислите тепловой поток ql через стенку на единицу длины трубы.
Ответ: ql=14291 Вт/м.
22.168 Определите значение коэффициента теплопроводности λ материала однородной цилиндрической трубы диаметрами d1/d2=12/36 мм, изображенной на рисунке, если на поверхностях трубы поддерживаются температуры t1=100⁰C и t2=90 ⁰C, плотность теплового потока через стенку на единицу длины трубы ql=200 Вт/м.
Ответ: λ=3,5 Вт/(м·К).
