Шелудько О.В. Тепломассообмен СЗТУ 2003
22.126 Стенка топочной камеры имеет размеры 3×5 м². Стенка состоит из шамотного кирпича (250 мм) и одного красного кирпича (250 мм); в промежутке между ними имеется изоляционная совелитовая прокладка толщиной δ. Температура внутренней поверхности стенки t1; температура наружной поверхности по условиям техники безопасности не должна превышать 60 ºC.
Определить тепловой поток через стенку за 10 часов работы и экономию в процентах от применения изоляционной прослойки по сравнению со стенкой той же толщины, но выполненной из шамотного кирпича. Найти температуры на обеих поверхностях изоляционной прослойки; результаты представить графически. Коэффициент теплопроводности: шамота λ1=1,1 Вт/(м·К), совелита λ2=0,09 Вт/(м·К), красного кирпича λ3.
Параметры выбрать по таблице 1.
Таблица 1
| Вариант | t1, °С | λ3, Вт/(мК) | δ, мм |
| 00 | 1300 | 0,82 | 0,125 |
Ответ: Q1=348561 кДж, Q2=1178496 кДж, Э=70 %, tc1=1153 ºC, tc2=256 ºC.
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: СЗТУ
22.127 Железобетонная дымовая труба внутренним диаметром 800 мм и наружным диаметром 1300 мм должна быть футерована внутри огнеупором.
Определить толщину футеровки и температуру наружной поверхности трубы из условий, чтобы тепловые потери с одного погонного метра трубы не превышали ql, а температура внутренней поверхности трубы не должна превышать t2. Температура внутренней поверхности футеровки t1. Коэффициент теплопроводности футеровки λ1=0,838+0,001t, Вт/(м·К), коэффициент теплопроводности бетона λ2.
Параметры выбрать по таблице 2.
Таблица 2
| Вариант | ql, Вт/м | t1, °С | t2, °С | λ2, Вт/(мК) |
| 00 | 1800 | 410 | 180 | 1,05 |
Ответ: δ1=239 мм, t3=47 ºC.
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: СЗТУ
22.128 Тепловыделяющий элемент ядерного реактора выполнен из смеси карбида урана и графита в виде цилиндрического стержня диаметром d=12 мм. Объемная производительность источников теплоты равномерно распределена по объему и равна qυ, теплопроводность материала стержня λ.
Определить температуру и плотность теплового потока на поверхности тепловыделяющего элемента, если по оси стержня температура равна t0.
Параметры выбрать по таблице 3.
Таблица 3
| Вариант | λ, Вт/(мК) | qv, МВт/м3 | t0, °С |
| 00 | 50 | 400 | 800 |
Ответ: tc=728 ºC, q=1,2·106 Вт/м².
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: СЗТУ
26.58 Стенка котла толщиной δ и теплопроводностью λ=50 Вт/(м·К) омывается с одной стороны дымовыми газами с температурой tж1, а с другой – кипящей водой при температуре tж2. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1, а от стенки к воде α2.
Определить коэффициент теплопередачи от газов к воде, плотность теплового потока и температуры поверхностей стенки толщиной δ.
Решить задачу при условии, что стенка покрылась со стороны газов слоем сажи толщиной δс, а со стороны воды – слоем накипи толщиной δн. Коэффициент теплопроводности сажи λс=0,08 Вт/(м·К), а накипи λн=0,5 Вт/(м·К). Сравнить результаты расчетов. Определить уменьшение плотности теплового потока. Построить график распределения температур по толщине стенки.
Параметры выбрать по таблице 4.
Таблица 4
| Вариант | tж1, °С | tж2, °С | α1, Вт/(м2К) | α2, Вт/(м2К) | δс, мм | δн, мм | δ, мм |
| 00 | 1400 | 300 | 150 | 5500 | 1 | 0,8 | 20 |
Ответ: а) k=138 Вт/(м²·К), q=151800 Вт/м², tст1=388 ºС, tст2=328 ºС; б) k=47 Вт/(м²·К), q=51700 Вт/м², tст1=1055 ºС, tст2=409 ºС, tст3=388 ºС, tст4=309 ºС; плотность теплового потока уменьшается в 2,9 раза.
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: СЗТУ
26.59 По паропроводу, внутренний диаметр которого d1, движется пар со средней температурой, равной tж1, коэффициент теплоотдачи от пара к стенке α1, а температура окружающей среды tж2=20 ºС. Коэффициент теплопроводности стенки λст=48 Вт/(м·К),толщина стенки δст.
Определить тепловые потери в следующих случая:
а) при оголенном паропроводе, непосредственно охлаждаемом окружающей средой; интенсивность теплоотдачи от паропровода к среде определяется величиной коэффициента теплоотдачи α2;
б) при покрытии паропровода слоем изоляции толщиной δиз при коэффициенте теплоотдачи от поверхности слоя изоляции к среде, равном α’2, и коэффициенте теплопроводности изоляции λиз.
Найти величину критического диаметра изоляции, дать пояснение.
Параметры выбрать по таблице 5.
Таблица 5
| Вариант | tж1, °С | d1, мм | α1, Вт/(м2К) | δст, мм |
| 00 | 300 | 44 | 2000 | 3 |
Продолжение таблицы 5
| λиз, Вт/(мК) | α2, Вт/(м2К) | α’2, Вт/(м2К) | δиз, мм |
| 0,12 | 17 | 9 | 80 |
Ответ: а) ql=739 Вт/м; б) ql=135 Вт/м, dиз=27 мм.
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: СЗТУ
23.46 В паропроводе, внутренний диаметр которого 100 мм, движется насыщенный водяной пар давлением р со скоростью ω.
Чему должна быть равна скорость воды при комнатной температуре (tж=20 ºС) в гидродинамической модели паропровода диаметром 24 мм?
Параметры выбрать по таблице 6.
Таблица 6
| Вариант | р,МПа | ω, м/c |
| 00 | 0,14 | 8 |
Ответ: ωв=1,7 м/c.
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: СЗТУ
23.47 Внутри вертикальной стальной трубы высотой 1 м и диаметром dн/dвн движется вода, температура которой t1, ºC. Скорость течения воды ωж, м/c. Снаружи стенка трубы охлаждается поперечным потоком воздуха с температурой t2, ºC и скоростью 5 м/c. Вычислить коэффициент теплопередачи от воды к воздуху и количество передаваемой теплоты. Температуру стенки трубы принять равной tст=t1-(5÷10) ºC.
Параметры выбрать по таблице 7.
Таблица 7
| Вариант | l, м | dн/dвн, мм | t1, °С | t2, °С | ωж, м/c |
| 00 | 2 | 38/32 | 150 | 18 | 1,3 |
Ответ: k=1,8 Вт/(м²·К), Q=57 Вт.
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: СЗТУ
23.48 Определить средний коэффициент теплоотдачи n-рядного: а) коридорного и б) шахматного пучков кипятильных труб котлоагрегата, омываемого дымовыми газами (воздухом), направление потока которых к трубам осуществляется под углом атаки, равным ψ.
Скорость движения потока в узком сечении ω, диаметр трубок d, средняя температура дымовых газов, омывающих пучок tж.
Параметры выбрать по таблице 8.
Таблица 8
| Вариант | tж, °С | ω, м/c | d, мм | n | ψ |
| 00 | 600 | 8 | 24 | 6 | 25 |
Ответ: а) αпуч=30,4 Вт/(м²·К); б) αпуч=36,7 Вт/(м²·К).
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: СЗТУ
23.49 Определить коэффициент теплоотдачи сухого насыщенного водяного пара на горизонтальной трубе n-го ряда конденсатора при коридорном и шахматном расположении в нем труб.
Найти количество конденсирующегося за 1 час пара, если абсолютное давление в конденсаторе р, температурный напор пар – стенка Δt, наружный диаметр латунных труб в конденсаторе 16 мм, а длина l. Насколько изменится коэффициент теплоотдачи, если в паре содержится 1% воздуха?
Параметры выбрать по таблице 9.
Таблица 9
| Вариант | р, Па | Δt, °С | n | l, м |
| 00 | 3500 | 8 | 11 | 3,5 |
Ответ: а) αn=6096 Вт/(м²·К), Q=8575 Вт, D=12,7 кг/ч, коэффициент теплоотдачи уменьшается на Δα=3170 Вт/(м²·К); б) αn=6727 Вт/(м²·К), Q=9463 Вт, D=14,0 кг/ч, коэффициент теплоотдачи уменьшается на Δα=3498 Вт/(м²·К).
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: СЗТУ
24.20 Определить необходимую поверхность нагрева парогенератора производительностью G тонн пара в час при абсолютном давлении p. Какой температурный напор необходимо обеспечить, чтобы увеличить производительность парогенератора в n раз при той же поверхности нагрева? Определить критическое значение температурного напора и тепловой нагрузки для заданного давления p.
Параметры выбрать по таблице 10.
Таблица 10
| Вариант | р,МПа | Δt, °С | G, т/ч | n |
| 00 | 0,6 | 8 | 20 | 3 |
Ответ: F=116 м², Δt=37,8 ºC, Δtкр1=21 ºC, qкр1=22·105 Вт/м².
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: СЗТУ
