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
Таблица 1.1, б
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
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
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
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
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
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
Продолжение таблицы 1.7
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
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
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
|