Козлобродов А.Н. Иванова Е.А. Тепломассообмен ТГАСУ ТОМСК 2017
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 δкп, изолированного с наружной стороны сайдингом толщиной δсд, а с внутренней покрыта слоем штукатурки толщиной δшт.
3 и 4-я стены с размерами (3 ‒ b·h и 4 ‒ a·h) выполнены из панелей толщиной δпн, оштукатуренных с обеих сторон штукатуркой толщиной δшт. Пол и потолок выполнены из железобетонных плит толщиной δжб, где а – длина, b – ширина, h – высота. Коэффициенты теплопроводности материалов конструкции соответственно равны λпн = 0,7 Вт/(м·ºС), λкп = 0,75 Вт/(м·ºС), λсд = 0,35 Вт/(м·ºС), λшт = 1,2 Вт/(м·ºС) и λжб = 2,2 Вт/(м·ºС). Какой мощности электронагреватель нужно установить, чтобы температура в помещении сохранялась на уровне tвн, если теплоперенос через 3 и 4-ю стены отсутствует, а температура наружного воздуха равняется tнар и коэффициенты теплоотдачи соответственно на внутренних и внешних поверхностях элементов конструкции соответственно равны:
αс1=9 Вт/(м²·ºС), αс2=20 Вт/(м²·ºС) (для 3 и 4 стены);
αп1=10 Вт/(м²·ºС), αп2=4 Вт/(м²·ºС) (для пола);
αпт1=8 Вт/(м²·ºС), αпт2=15 Вт/(м²·ºС) (для потолка).
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?
Выбрать вариант задачи
ВУЗ: ТГАСУ
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.
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?
Выбрать вариант задачи
ВУЗ: ТГАСУ
22.195 Определение времени нагревания вала до заданной температуры
Длинный стальной вал диаметром d = 2r0, который имел температуру t0, °C, был помещен в печь с температурой tж, ºС. Определить время τ, необходимое для нагрева вала, если нагрев считается законченным, когда температура на оси вала станет равной tr=0, ºC. Определить также температуру на поверхности вала tr=ro в конце нагрева.
Коэффициент теплопроводности и температуропроводности стали равны соответственно λ и a. Коэффициент теплоотдачи к поверхности вала α. Для решения воспользоваться номограммами (прил. 3, 4).
Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:
- Как записывается одномерное уравнение теплопроводности в декартовой и цилиндрической системах координат для нестационарного случая при условии, что внутренние источники тепла отсутствуют?
- Как определяется критерий Био и что они характеризует?
- Как коэффициент теплоотдачи α влияет на время нагревания или охлаждения твердых тел?
- Каким образом определяется относительная температура при решении задач нестационарной теплопроводности?
- Какие условия ставятся при решении нестационарных задач теплопроводности и как они записываются?
Выбрать вариант задачи
ВУЗ: ТГАСУ
23.115 Определение теплового потока от газа к внутренней поверхности газопровода
Определить тепловой поток от газа к внутренней поверхности участка газопровода длиной L метров и диаметром d, мм, если температура стенки трубы tСТ, ºС, а температура газа в трубе tГ, ºС. Линейная скорость газа ω, м/c. Газ — метан. Давление в трубопроводе р, МПа.
Таблица 4
| Вариант | tст, °С | tг, °С | р,МПа | L, м | d, мм | ω, м/c |
| 00 | 20 | 40 | 1 | 10 | 400 | 3 |
Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:
1. Как записываются основные безразмерные комплексы теории конвективного теплообмена и их физический смысл?
2. Какие режимы движения жидкости вы знаете и чем они характеризуются?
3. Какие значения критического числа Рейнольдса определяют режимы движения при обтекании пластины и течении в трубе?
4. Какой механизм передачи тепла работает при свободной и вынужденной конвекции?
5. Какие условия ставятся при решении задач конвективного теплообмена и как они записываются?
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
25.110 Определение плотности лучистого теплового потока между двумя параллельным плоскими стенками
Определить плотность лучистого теплового потока между двумя, параллельно расположенными, плоскими стенками, имеющими температуры t1, ºС и t2, ºС, а степени черноты поверхностей соответственно равны ε1 и ε2. Как изменится интенсивность теплообмена при наличии между стенками экрана, со степенями черноты с обеих сторон εэк = 0,025. Условия теплообмена считать стационарными. Теплопроводностью и конвективным теплообменом в зазоре между пластинами пренебречь. В качестве экрана взять тонкий металлический лист.
Таблица 5
| Вариант | t1, °С | ε1 | t2, °С | ε2 |
| 00 | 400 | 0,87 | 0,50 | 3,0 |
Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:
1. Какой механизм передачи тепла работает при свободной и вынужденной?
2. Какие виды лучистых потоков вы знаете?
3. Какое тело называется абсолютно черным, а какое абсолютно белым?
4. Как записывается закон Стефана — Больцмана и что он определяет?
5. Как экранирование влияет на величину лучистого теплового потока?
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
27.110 Определение поверхности нагрева рекуперативного воздушного теплообменника
Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок δст = 3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях Qвозд, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2, Вт/(м⸱°С), начальные и конечные температуры воздуха и воды соответственно равны t’1, t»1, t’2, t»2. Определить также расход воды Qвод, через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.
Таблица 6
| Вариант | Qвозд, м³/c | t′1, ºC | t″1, ºC | α1, Вт/(м²⸱°С) | t′2, ºC | t″2, ºC | α2, кВт/(м²⸱°С) |
| 00 | 20 | 400 | 160 | 10 | 30 | 140 | 3 |
Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:
- Какие виды теплообменных аппаратов вы знаете?
- Какие основные уравнения используются при расчете теплообменных аппаратов?
- Как определяются средне арифметический и средне логарифмический температурный напор?
- Какие преимущества имеет противоточная схема теплообменника перед прямоточной? В каких случаях эти схемы эквивалентны?
- Где применяют рекуперативные теплообменники?
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
