Студопедия

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. 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 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

Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 148; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты