Расчеты по теплообмену УрФУ

22.180 Определить тепловой поток Q, проходящий через плоскую двухслойную стенку, имеющую поверхность F, а также найти температуру на границе слоев, если известно, что стенка состоит из слоя шамота толщиной S₁ и слоя тепловой изоляции толщиной S₂; коэффициенты теплопроводности слоев соответственно λ₁ и λ₂; температура внутренней поверхности стенки t₁, температура наружной поверхности t₃=80°С. Как изменится величина теплового потока, если слой тепловой изоляции будет убран, а температура на наружной поверхности стенки увеличится до значения t₂.

Таблица 1

Вариант 1
F,м²	S₁,м	S₂,м	λ₁,Вт/(м⸱К)	λ₂,Вт/(м⸱К)	t₁,ºС	t₂,ºС
12	0,46	0,25	0,84	0,28	1400	15

Ответ: Q = 10992 Вт, t₂ = 898 ºC, теплоизоляционный слой снижает тепловой поток в 2,8 раза.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УрФУ

22.181 Для цилиндрической стенки, имеющей три слоя футеровки (рис.1.4), необходимо рассчитать:

— погонную плотность теплового потока;

— количество теплоты, которое теряется через всю цилиндрическую стенку длиной l;

— значения температур на границе слоев.

В рассматриваемом примере температура внутренней поверхности t₁, а температура наружной поверхности t₄. Радиусы, характеризующие расположение слоев футеровки относительно оси цилиндра, равны соответственно r₁; r₂; r₃; r₄. Коэффициенты теплопроводности материалов, из которых выполнены слои футеровки, равны: λ₁; λ₂; λ₃. Длина печи l.

Таблица 2

Вариант 1
l, м	r₁, м	r₂, м	r₃, м	r₄, м
4,2	1,67	1,9	1,97	2
λ₁, Вт/(м⸱К)	λ₂, Вт/(м⸱К)	λ₃, Вт/(м⸱К)	t₁, ºС	t₄, ºС
2	0,84	0,18	1000	90

Ответ: q_l=29834 Вт/м, Q=125303 Вт, t₂=694 ºС, t₃=489 ºС.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УрФУ

22.182 Определить время нагрева τ до заданной температуры поверхности t_пов, а также температуру на оси неограниченного цилиндра t_c в момент окончания нагрева.

В печь, температура которой t_печ все время поддерживается постоянной, помещают длинный стальной цилиндр диаметром d. В момент загрузки в печь температура металла была равномерна по всему сечению и составляла t_нач. Физические свойства стали приняты постоянными, не изменяющимися с температурой: коэффициент теплопроводности λ_м, теплоемкость с_м и плотность ρ_м.

Коэффициент теплоотдачи (теплообмена) от печи к поверхности цилиндра принят также постоянным и равным α_Σ. Металл нагревают в печи до момента достижения температуры поверхности t_пов.

Таблица 3

Вариант 1
t_печ, ºС	d, м	t_нач, ºС	λ, Вт/(м⸱К)
1420	0,11	20	42
с, Дж/(кг⸱К)	ρ, кг/м³	α_Σ, Вт/(м²⸱К)	t_пов, ºС
712	7860	525	1200

Ответ: τ=557 c, t_c=1118 ºС.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УрФУ

25.96 Определить потери теплоты излучением через открытое окно, расположенное в стенке печи, температура которой t_печ. Окно имеет размеры: ширина В и высота Н. Толщина стенки S. Окно открывают на время τ.

Таблица 4

Вариант	t_печ, ºС	В, м	Н, м	S, м	τ, с
1	900	1,4	1,2	0,46	720

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УрФУ

23.98 Определить коэффициент конвективного теплообмена и плотность теплового потока при движении воздуха со скоростью W_в при нормальных условиях и температуре t_в по каналу, имеющему размеры поперечного сечения L к L и температуру t_ст.

Таблица 5

Вариант	W_в, м/c	t_в, ºС	L, м	t_ст, ºС
1	2	30	1,5	400

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf

ВУЗ: УрФУ

23.99 Определить коэффициент конвективного теплообмена при поперечном обтекании потоком воздуха шахматного и коридорного пучка труб. Средняя действительная скорость потока составляет W, температура потока t_в, диаметр трубы d.

Таблица 6