КОНТРОЛЬНАЯ
РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ТЕПЛОТЕХНИКА
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАЧА 1. 3
ЗАДАЧА 2. 5
ЗАДАЧА 3. 6
ЗАДАЧА 4. 7
ЛИТЕРАТУРА.. 8
ЗАДАЧА 1
Условие.
Теплообменник выполнен в виде стального трубопровода внешним диаметром d = 25 мм с толщиной стенки h = 1 мм. Оценить, как и насколько (в процентах) измениться коэффициент теплопередачи в этом теплообменнике, если трубу покрыть слоем краски толщиной hк. Коэффициент теплопроводности краски принять равным λк = 0,05 Вт/(м·К), коэффициент теплопроводности стали λ = 40 Вт/(м·К), коэффициент теплоотдачи у внутренней и внешней поверхности трубопровода - соответственно α1 = 4000 Вт/(м2·К) и α2 = 10000 Вт/(м2·К).
Решение.
1. Данную задачу решаем, используя формулы, коэффициенты и указания из источника: , Михеева теплопередачи. М.: Энергия, 1977. - с.
2. Коэффициент теплопередачи через 1 погонный метр цилиндрической однослойной стенки, которой является неокрашенная труба, определяем по формуле:
где d2 = 25 мм – заданный наружный диаметр трубы;
d1 = d2 – 2h =·1 = 23 мм – внутренний диаметр трубы.
3. Коэффициент теплопередачи через 1 погонный метр цилиндрической двуслойной стенки, которой является окрашенная труба, определяем по формуле:
где d3 = d2 + 2hк = 25 + 2·1 = 27 мм – наружный диаметр трубы со слоем краски.
4. Слой краски является теплоизолятором, поэтому коэффициент теплопередачи окрашенной трубы меньше, чем неокрашенной. Разница составляет:
52,50 раза = 5250 %.
Ответ: коэффициент теплопередачи уменьшится в 52,50 раза или на 5250 %.
n
ЗАДАЧА 2
Условие.
Электрический нагреватель теплообменника, изготовленный в виде длинного алюминиевого стержня (λ = 207 Вт/м·К) диаметром d = 20 мм и длиной L = 1 м (исправлено вместо 0,1 мм), обеспечивает мощность Р = 5 кВт. Его внешняя поверхность омывается жидкостью с температурой tж = 200 °С (коэффициент теплоотдачи α = 2000 Вт/м2·К). Найти установившееся температурное поле нагревателя, рассчитать температуру на его оси и на поверхности.
Решение.
1. Данную задачу решаем, используя формулы, коэффициенты и указания из источника: , Михеева теплопередачи. М.: Энергия, 1977. - с. 27 – 34, с. 196 – 197.
2. Используя заданную тепловую мощность, определяет линейный (на единицу длины) тепловой поток, исходящий от нагревателя, по формуле:
5000 Дж.
3. Используя вычисленный тепловой поток, определяем температуру внешней поверхности стержня по формуле, применяемой при расчете теплопередачи от цилиндрических стенок:
240 °С.
4. Используя вычисленный тепловой поток, определяем температуру на оси стержня по формуле:
242 °С.
Ответ:
· температура внешней поверхности стержня – 240 °С;
· температура на оси стержня – 242 °С.
ЗАДАЧА 3
Условие.
Для экспериментального определения коэффициента температуропроводимости изоляционного материала образец в виде длинного цилиндра диаметром d = 30 мм, имеющий начальную температуру t0 = 20 °С, помещается в кипящую воду. Внутри образца его оси расположен спай термопары. По показаниям термопары спустя время τ = 225 с после погружения образца в кипящую воду измерена температура tи = 32 °С. Найти коэффициент температуропроводимости материала.
Решение.
1. Данную задачу решаем, используя формулы, коэффициенты и указания из источника: , Михеева теплопередачи. М.: Энергия, 1977. - с. 27 – 34, с. 242 – 245.
2. Коэффициент температуропроводимости материала определяем по формуле:
8,12·10-8 м2/с,
где 
3,89·10-5 м2 – коэффициент формы.
Ответ: коэффициент температуропроводимости материала - 8,12·10-8 м2/с.
n
ЗАДАЧА 4
Условие.
Термистор, имеющий начальную температуру t0 = 20 °С, помещается в среду с температурой tc = 100 °С, где темп нагрева (в режиме тепловой инерции) равен m = 0,1 с-1. Абсолютная погрешность измерения температуры среды термистором не должна превышать величину Δt = 1 °С. Определить необходимую для этого продолжительность измерения.
Решение.
1. Данную задачу решаем, используя формулы, коэффициенты и указания из источника: , Михеева теплопередачи. М.: Энергия, 1977. - с. 27 – 34, с. 242 – 245.
2. Заданный темп нагрева определяется по формуле:
где tс – 1 = 100 – 1 = 99 °С – допускаемая температура, которую должен показывать термистор с учетом заданной абсолютной погрешности измерения Δt = 1 °С;
τ – искомая продолжительность измерения.
Отсюда вычисляем продолжительность измерения:
0,1 с.
Ответ: продолжительность измерения – 0,1 с.
n
ЛИТЕРАТУРА
1. , Михеева теплопередачи. М.: Энергия, 1977.
n
