КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Через плоские и цилиндрические стенки
Задача 1.1
Считая режим теплопроводности стационарным, определить: а) плотность теплового потока (для плоской формы стенки) или линейную плотность (для цилиндрической формы стенки); б) мощность теплового потока через стенку; в) количество тепла, проведшего через стенку за сутки. Изобразить схематично графики распределения температур по толщине стенки.
Данные, необходимые для решения, своего варианта задачи, выбрать из табл. 1.1, а (плоская стенка), табл.1.1, б (цилиндрическая стенка).
В таблицах приведены значения коэффициента теплопроводности стенки l, температуры поверхности tC1, tC2. Для плоской стенки: площадь поверхности F и ее толщина d. Для цилиндрической стенки: длина l. внутренний d1 и наружный d2 диаметры.
Таблица 1.1, а
| 1-я цифра шифра | F, м2 | d, м | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | tC1, 0С | tC2, 0С |
| 45.0 10.5 15.0 20.5 25.0 30.5 5.05 15.0 40.5 50.0 | 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.12 0.24 0.32 0.14 0.22 | 0.80 0.15 0.20 0.10 0.25 0.10 0.15 0.20 0.25 0.10 |
Таблица 1.1, б
| 1-я цифра шифра | d1, м | d2, м | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | l, м | tC1, 0С | tC2, 0С |
| 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.05 0.20 0.25 0.10 0.15 | 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.12 0.24 0.32 0.14 0.22 | 0.20 0.15 0.20 0.10 0.25 0.10 0.15 0.20 0.25 0.10 | 4 |
Задача 1.2
Поверхность нагрева парового котла выполнена из стали. Коэффициент теплопроводности стали l1 = 50Вт/(м×К). Рассчитать плотность теплового потока и температуры на обеих поверхностях стенки, если заданы следующие величины: температура дымовых газов tЖ1;температура кипящей воды tЖ2; коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке и от стенки к кипящей воде a1, a2; толщина стенки d1. Найти изменение плотности теплового потока для случая, когда на стенке котла со стороны воды образовался слой накипи толщиной d2 с коэффициентом теплопроводности l2 = 0.8Вт/(м×К). Вычислить и изобразить температуры на поверхностях соответствующих слоев tC1, tC2, tC3.
Исходные данные для своего варианта выбрать из табл. 1.2.
Таблица 1.2
| 1-я цифра шифра | d1, мм | d2, мм | a1, Вт/ (м2×К) | a2, Вт/ (м2×К) | 2-я цифра шифра | tЖ1, 0С | tЖ2, 0С |
| 2.6 2.4 2.0 1.8 1.6 1.0 0.8 0.6 0.4 1.2 | 5.0 4.5 4.0 3.5 3.2 3.6 3.8 5.9 4.2 6.0 | 1200 1100 1000 960 |
Задача 1.3
Определить: а) температуру наружной поверхности изоляции; б) суточную потерю тепла, на участке трубы, равном 100 м пог.; в) относительную ошибку, если предыдущий расчет заменить приближенным, т.е. если вместо формул цилиндрической стенки применить с целью упрощения расчета формулу плоской стенки. Изобразить также схематически график распределения
температур по толщине изоляции и вне ее (в пограничном слое). Значения нерудного диаметра трубы d, толщины слоя изоляции d, коэффициента теплопроводности изоляции l, температуры поверхности под изоляцией трубы tC1 и окружающего воздуха tЖ2,а также коэффициента теплоотдачи окружающему воздуху a приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3
| 1-я цифра шифра | d, мм | d, мм | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | a, Вт/ (м2×К) | tС1, 0С | tЖ2, 0С |
| 0.08 0.07 0.05 0.08 0.09 0.10 0.07 0.05 0.06 0.10 | 7 | -5 -10 -15 -20 -25 |
Теплопроводность при нестационарных процессах
Задача 1.4
Определить температуру в центре tЦ и на поверхности tС пластины толщиной d через время t = 10, 30 и 45 с после ее погружения в масло с температурой tЖ. Начальная температуря пластины t0. плотность материала пластины r = 5500 кг/м3.
Остальные необходимые теплофизические свойства материала и коэффициент теплоотдачи от среды к поверхности пластины a приведены в табл. 1.4. Толщина пластины во много раз меньше ее ширины и длины.
Таблица 1.4
| 1-я цифра шифра | d, мм | l, Вт/ (м×К) | сР , Дж/ (кг×К) | 2-я цифра шифра | a, Вт/ (м2×К) | t0, 0С | tЖ, 0С |
| 1.50 2.05 2.50 3.55 3.00 4.10 4.55 2.00 3.05 2.50 |
Задача 1.5
Длинный стальной вал диаметром d, который имел температуру t0, был помещен в печь с температурой tЖ.Определить время, необходимое для нагрева вала, если нагрев считается законченным, когда температура на оси вала станет равной t. Определить также температуру на поверхности вала в конце нагрева. В условиях данной задачи определить значения температур на поверхности и оси вала, на расстоянии r = d/4 от оси вала по истечении 20 и 40 минут после загрузки вала в печь. Коэффициент температуропроводности стали а = 6 × 10 -6 м2/с. Коэффициент теплопроводности стали l. Коэффициент теплоотдачи к поверхности вала a.
Исходные данные приведены в табл. 1.5.
Таблица 1.5
| 1-я цифра шифра | d, мм | t0, 0С | a, Вт/ (м2×К) | 2-я цифра шифра | l, Вт/ (м×К) | tЖ, 0С | t, 0С |
| 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 20.0 25.0 30.0 35.0 |
Теплопроводность, вдоль стержня постоянного
поперечного сечения
Задача 1.6
Температура воздуха в резервуаре измеряется ртутным термометром, который помещен в гильзу, заполненную маслом. Термометр показывает температуру конца гильзы t1.
Как велика ошибка измерения за счет отвода тепла по гильзе путем теплопроводности, если температура у основания гильзы t0, длина гильзы l, толщина гильзы d мала по отношению к ее диаметру? Коэффициент теплопроводности материала гильзы l и коэффициент теплоотдачи от воздуха к гильзе a. Исходные данные взять из табл. 1.6.
Таблица 1.6
| 1-я цифра шифра | l, мм | d, мм | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | a, Вт/ (м2×К) | t0, 0С | t1, 0С |
| 1.0 1.5 2.0 1.0 1.5 2.0 1.0 1.5 2.0 1.5 |
Критический диаметр тепловой изоляции
Задача 1.7
По трубе диаметром d движется насыщенный водяной пар с температурой tН. Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду с температурой tЖ трубу необходимо изолировать. Целесообразно ли для этого использовать асбест с коэффициентом теплопроводности l, если коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности изоляции в окружающую среду a? Определить потери тепла с одного погонного метра трубопровода, если толщина изоляции d. Температуру внешней поверхности трубопровода принять равной tН.
Исходные данные для своего варианта выбрать из табл. 1.7.
Таблица 1.7
| 1-я цифра шифра | d, мм | d, мм | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | a, Вт/ (м2×К) | tЖ, 0С | tН, 0С |
| 10.0 15.5 20.0 25.0 10.5 | 0.11 0.10 0.15 0.15 0.20 | -10 -15 |
Продолжение таблицы 1.7
| 1-я цифра шифра | d, мм | d, мм | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | a, Вт/ (м2×К) | tЖ, 0С | tН, 0С |
| 15.0 20.0 25.5 10.0 15.5 | 0.10 0.15 0.20 0.10 0.15 | -5 |
Теплопроводность при наличии внутренних источников тепла
Задача 1.8
В пластине толщиной d действуют равномерно распределенные источники тепла мощностью qV. Коэффициент теплопроводности материала пластины l. С обеих сторон пластина охлаждается жидкостью, температура которой tЖ. Коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к жидкости a. Определить минимальную и максимальную температуру пластины, а также количество тепла, отдаваемого F м2 поверхности пластины.
Исходные данные для своего варианта выбрать из табл. 1.8.
Таблица 1.8
| 1-я цифра шифра | qV×10 -7, Вт/м3 | d, мм | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | a, Вт/ (м2×К) | tЖ, 0С | F, м2 |
| 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 | 1.0 1.5 2.0 2.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1.0 1.5 |
Задача 1.9
Длительная допустимая токовая нагрузка для стальных шин прямоугольного сечения S не должна превышать IMAX. Максимальная температура шины при температуре окружающего воздуха tЖ не должна превышать t0. Вычислить, каким должен быть коэффициент теплоотдачи с ее поверхности, чтобы его температура не превышала максимально допустимого значения. Коэффициент теплопроводности стали l, удельное электрическое сопротивление r.
Исходные данные для своего варианта выбрать из табл. 1.9.
Таблица 1.9
| 1-я цифра шифра | S, мм2 | IMAX, А | l, Вт/ (м×К) | 2-я цифра шифра | r, Ом × мм2/м | t0, 0С | tЖ, 0С |
| 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.10 0.15 0.10 0.15 0.20 |
Теплопередача через ребристые стенки
Задача 1.10
Боковая поверхность водовоздушного теплообменного аппарата состороны воздуха оребрена. Геометрические размеры элемента поверхности представлены на рис. 2.
Рис. 2
Определить количество переданного тепла, отнесенного к 1 м2 гладкой поверхности, коэффициент оребрения и коэффициент эффективности ребра, если известно, что температура и коэффициент теплоотдачи со стороны гладкой поверхности tЖ1, a1, а со стороны ребра соответственно tЖ2, a2 = 600 Вт/(м2×К). Коэффициент теплопроводности материала ребристой стенки l = 30 Вт/(м×К).
Исходные данные для своего варианта выбрать из табл. 1.10.
Таблица 1.10
| 1-я цифра шифра | d1, мм | d2, мм | l, мм | s, мм | 2-я цифра шифра | a1, Вт/ (м2×К) | tЖ1, 0С | tЖ2, 0С |
| 7 | 20.0 25.5 30.0 35.5 40.0 20.5 25.0 30.5 35.0 40.5 |
Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 100; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |