Задача 1. Плоская железобетонная стенка толщиной δс обращена одной стороной к наружному воздуху с температурой t1

Плоская железобетонная стенка толщиной δ_с обращена одной стороной к наружному воздуху с температурой t₁, а другой к холодному воздуху камеры с температурой t₂ . Со стороны холодного воздуха стенка покрыта слоем изоляции из пенополистирола толщиной δ_из, а с наружной стороны слоем штукатурки толщиной δ_ш =20 мм. Коэффициенты теплопроводности железобетонной стенки λ_с = = 1,5 Вт/(м·К), пенополистирола λ_из = 0,06 Вт/(м·К), штукатурки λ_ш = 0,9 Вт/(м·К).

Определить коэффициент теплопередачи через стенку k, удельный тепловой поток q и температуры на поверхностях слоев стенки, если коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к поверхности α₁, а коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности к холодному воздуху α₂.

Определить также все указанные выше величины при отсутствии изоляции.

Для указанных вариантов задачи построить эпюры температуры от t₁ до t₂

Проанализировать полученные результаты и ответить, к каким изменениям приводит отсутствие слоя изоляции.

Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.

Таблица 1 – Исходные данные к задаче 1

Задача 2

По стальной трубе, внутренний и внешний диаметр которой d₁ и d₂ и коэффициент теплопроводности λ = 45 Вт/(м·К), течет рассол с температурой t_р. Снаружи труба омывается воздухом с температурой t_в. Коэффициенты теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности трубы α₁, от внутренней поверхности трубы к рассолу α₂. Определить линейный коэффициент теплопередачи k_ℓ и линейную плотность теплового потока (тепловой поток на 1 м длины трубы) q_ℓ.

Расчеты произвести по формулам для двух вариантов:

1) для цилиндрической стенки;

2) приближенно, как для плоской стенки.

Сравнить полученные результаты.

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 2.

Ответить на вопросы:

1) При каких значениях отношения диаметров трубы d₂/d₁ в расчетах теплопередачи можно без больших погрешностей считать стенку плоской?

2) Допустим ли приближенный расчет теплопередачи по формулам для плоской стенки при условиях задачи?

Указание – При приближенном расчете по формулам для плоской стенки расчетную поверхность теплообмена выбрать со стороны меньшего коэффициента теплоотдачи.

Таблица 2 – Исходные данные к задаче 2