Авчухов В.В. Паюсте В.Я. Задачник по процессам тепломассообмена

22.57 Трубу покрывают двумя слоями изоляции, но одинаковой толщины. Первый слой, лежащий на трубе, имеет коэффициент теплопроводности в 3 раза больше, чем второй. Наружный диаметр неизолированной трубы в 6 раз больше толщины одного слоя изоляции. В какую сторону и во сколько раз изменятся тепловые потери с 1 м длины трубопровода, если слои изоляции поменять местами?

Ответ: уменьшается, q_l1=1,135q_l2.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.62 Труба диаметром 60×3 мм и длиной 5 м покрыта слоем пробковой плиты толщиной 30 мм и сверху еще слоем совелита толщиной 40 мм. На стенке трубы снаружи температура -110 ºС, а на наружной поверхности совелита +10 ºС. Определить потерю холода за сутки. Сколько будет потеряно холода, если слои поменять местами? Значения температур и толщин слоев сохранить.

Ответ: Q₁=16 МДж, Q₂=18 МДж.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.63 Стальной паропровод диаметром 150×5 мм имеет на внутренней поверхности температуру 300 ºС. Его надо покрыть двумя слоями изоляции, причем температура наружной поверхности изоляции не должна превышать 50 ºС. Для изоляции предлагаются: слой А толщиной 20 мм и теплопроводностью λ_А=0,037 Вт/(м·К) и слой Б толщиной 40 мм и теплопроводностью λ_Б=0,14 Вт/(м·К). В какой последовательности надо расположить эти слои на паропроводе, чтобы получить минимальные тепловые потери?

Ответ: сначала слой А, потом слой Б, тогда q_l1=176,4 Вт/м, иначе q_l2=212,5 Вт/м.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.64 Электронагреватель мощностью 1,7 кВт находится внутри фарфоровых труб, диаметр которых 20×3 мм, а общая длина 7 м. На внутренней поверхности труб температура 140 ºС. Трубы опущены в раствор, температура кипения которого 130 ºС. Будет ли происходить кипение раствора на поверхности труб?

Ответ: кипение раствора на поверхности труб происходить не будет так как t_c=126 ºС.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.65 По стеклянному трубопроводу диаметром 56×3 мм после тепловой обработки движется молоко со скоростью 0,5 м/c. Теплоемкость молока 3,84 кДж/(кг·К), плотность 1030 м³/кг. На внутренней поверхности трубы температура 74,5 ºС. Определить температуру на наружной поверхности трубы, если на каждые 10 м длины трубопровода температура молока снижается на 1 ºС.

Ответ: t_c=65 ºС.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.66 Бетонные трубы, имеющие диаметр 150×25 мм, надо проложить в грунте. Температура грунта на внешней поверхности трубы может снизиться до -1,82 ºС. Жидкость в трубах замерзает при температуре -0,5 ºС. Можно ли прокладывать трубы без теплоизоляции, если линейная плотность теплового потока через стенку трубы равна 21,7 Вт/м?

Ответ: нет, t_c=0,72 ºС.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.67 Корпус аппарата шаровой формы выполнен из титана и имеет наружный диаметр 1 м и толщину стенки 100 мм. Он покрыт изнутри пенопластом толщиной 8 см. Найти температуры на поверхностях слоя пенопласта, если температурный перепад на двухслойной стенке 120 ºС, тепловой поток проходит внутрь аппарата. Снаружи на титановой стенке температура 5 ºС.

Ответ: t_c1=-115 ºC, t_c2=4,68 ºC.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.69 Стенка теплообменника из стали толщиной 5 мм покрыта снаружи изоляцией из шлаковаты толщиной 50 мм. В теплообменнике – жидкость с температурой 100 ºС, а температура наружного воздуха 10 ºС. Коэффициенты теплоотдачи: со стороны жидкости α₁=240 Вт/(м²·К), со стороны воздуха α₂=10 Вт/(м²·К). Найти температуры на поверхностях стенки и изоляции и проанализировать влияние термических сопротивлений теплопроводности и теплоотдачи на потери теплоты.

Ответ: t_c1=99,1 ºС, t_c2=99,08 ºС, t_c3=31,6 ºС.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.70 Найти толщину слоя шлаковаты, которым надо изолировать плоскую стенку от окружающей среды, чтобы уменьшить потери теплоты в 2 раза по сравнению с неизолированной стенкой. Температура наружной поверхности стенки после наложения изоляции не изменилась. Коэффициент теплоотдачи в окружающую среду принять в обоих случаях α=16 Вт/(м²·К).

Ответ: δ=0,01 м.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf

22.71 Определить коэффициент теплопередачи в теплообменнике, выполненном из стальных труб диаметром 320×5 мм, для случаев: а) чистая поверхность труб; б) на поверхностях труб ржавчина толщиной 0,5 мм и слой накипи толщиной 2 мм. Коэффициент теплоотдачи с одной стороны стенки α₁=7000 Вт/(м²·К), а с другой α₂=10000 Вт/(м²·К). Решить задачу по формулам для плоской стенки.

Ответ: а) k=2826 Вт/(м²·К); б) k=518 Вт/(м²·К).

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf