Лабораторный практикум по дисциплине «Техническая физика» для студентов, обучающихся по специальности 140200 «Судовые энергетические установки» (стр. 7 )

Задача 13.9 Определить тепловой поток, передаваемый от горизонтальной плиты шириной 1 м и длиной 3 м при свободном омывании нижней поверхности плиты воздухом, имеющим температуру 15 °С. Температура поверхности плиты составляет 120 °С. На сколько изменится тепловой поток, если теплоотдающая поверхность будет обращена вверх?

Задача 13.10 Определить коэффициенты теплоотдачи и плотности тепловых потоков у двух горизонтально расположенных паропроводов диаметром 200 мм и 100 мм, если температуры наружных поверхностей их одинаковы и равны 250 °С, а температура окружающего воздуха составляет 25 °С.

Задача 13.11 По трубе диаметром 100 мм и длиной 10 м течёт воздух со скоростью 10 м/с и средней температурой 100 °С. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке трубы и тепловой поток, передаваемый от воздуха к внутренней поверхности трубы, если стенка трубы имеет температуру 50 °С.

Задача 13.12 Определить, сколько теплоты передаётся за час через стенки картера дизеля, если толщина стенки 8 мм, Площадь теплопередающей поверхности 2,4 м2, температура на внутренней поверхности стенки равна 75 °С, температура на наружной поверхности картера равна 68 °С, а коэффициент теплопроводности стенки составляет 55 Вт/(м К).

Задача 13.13 Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности горизонтальной трубы диаметром 100 мм, расположенной на дне плавательного бассейна, к окружающей воде. Температура стенки трубы 70 °С, а температура воды - 20 °С.

Контрольная задача

Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток от вертикальной трубы высотой Н и диаметром d к окружающему воздуху. Температура поверхности трубы равна tc , температура окружающего воздуха – tf .

Как изменится теплоотдача, если высоту трубы увеличить в 2 раза?

Как изменится теплоотдача, если трубу расположить горизонтально?

Данные для решения приведены в таблице 13.2

Таблица 13.2

Данные	Первая цифра варианта
0	1	2	3	4	5	6	7	8
tf ,С	0	5	10	15	20	0	5	10	15
tc ,С	250	240	220	210	200	190	180	160	70
	Вторая цифра варианта
d, мм	120	130	160	250	140	160	200	80	50
L, м	2,0	2,5	0,9	1,6	1,3	1,8	2,0	2,2	2,5

Задача 13.14 Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубки испарителя к кипящей воде и тепловой поток при пузырьковом кипении воды в большом объёме, если температура поверхности трубки составляет 170 °С, вода находится при температуре насыщения под давлением 6 бар, наружный диаметр трубки равен 40 мм, а её длина - 3 м.

Задача 13.15 Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубки испарителя кипящему этиловому спирту и тепловой поток при удельной тепловой нагрузке q = 14000 Вт/м2. Спирт находится под давлением 5 бар, режим кипения - пузырьковый. Длина трубки - 1,5 м, её диаметр - 30 мм.

Задача 13.16 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток, переданный стенке при плёночной конденсации сухого насыщенного водяного пара на поверхности вертикальной трубы высотой 1,5 м и диаметром 60 мм, если давление пара составляет 4 бара, а температура наружной поверхности трубы - 60 °С. Как изменится тепловой поток, если температура стенки трубы уменьшилась до 30 °С.

Задача 13.17 Определить средний коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации сухого насыщенного пара воды на поверхности горизонтальной трубы диаметром 100 мм, если давление насыщенного пара равно 0,15 МПа, а разность температур между поверхностью трубы и паром равна 20 °С.

Практическое занятие 14

Тема: Лучистый теплообмен

Цель работы: ознакомление с методами расчёта лучистого теплообмена на основе законов Планка, Стефана-Больцмана, Вина и Кирхгофа.

Порядок проведения занятия: Первая половина занятия отводится на ознакомление с темой и решению общих задач. Вторая половина занятия – решение индивидуальных задач, исходные данные которых приведены в таблицах 14.1.

Общие задачи

Задача 14.1 Определить тепловой поток, передаваемый от паропровода диаметром 100 мм и длиной 12 м, который расположен в большом помещении. Наружная температура стенок трубы составляет 170 °С, степень черноты поверхности трубы равна 0,76. Температура стенок помещения и окружающего воздуха равна 27 °С.

Задача 14.2 Трубопровод диаметром 85 мм и длиной 3 м проложен в кирпичном канале диаметром 300 мм. Температура стенок канала равна 30 °С, наружная температура стенки трубы равна 100 °С. Определить тепловой поток, передаваемый излучением от трубы к стенкам канала, если степень черноты поверхности трубы составляет 0,7, а степень черноты внутренней поверхности канала - 0,85.

Задача 14.3 Определить тепловой поток, передаваемый от плоского радиатора конвекцией и излучением. Температура наружной поверхности радиатора равна 75 °С, температура стенки помещения и воздуха - 20 °С. Высота радиатора составляет 0,9 м, а его длина - 1,2 м. Теплотой, передаваемой с торцевых поверхностей, пренебречь. Степени черноты поверхности радиатора и стенок помещения одинаковы и равны 0,88.

Задача 14.4 Определить плотность теплового потока, излучаемого стальной плитой при температуре 600 °С на латунный лист такого же размера при температуре 27 °С, расположенный параллельно плите. Определить также коэффициент теплоотдачи излучением. Как и на сколько изменится плотность теплового потока, если между плитой и листом установить тонкий экран из оцинкованного железа?

Задача 14.5 Чугунная топочная дверца размером 500х500 мм парового котла имеет температуру 450 °С. Определить тепловой поток, излучаемый дверцей, если температура в котельном отделении составляет 30°С

Задача 14.6 Определить коэффициент теплоотдачи излучением от дымовых газов к стенкам водогрейных труб парового котла. Наружный диаметр труб равен 44 мм, продольный шаг труб в ряду равен 125 мм, а поперечный шаг - 90 мм. Температура газа на входе в газоход составляет 900 °С, а на выходе из него -700 °С. температура поверхности стенок труб равна 300 °С. Парциальные давления трёхатомных газов в составе дымовых газов равны РСО2=0,18 бар, Рн2о=0,08 бар.

Задача 14.7 Решить предыдущую задачу при условии, что продольный и поперечный шаги уменьшены до 80 мм, а остальные исходные данные оставлены без изменения.

Контрольная задача

Труба с наружным диаметром d и длиной L имеет на поверхности температуру tc1. Определить тепловой поток в процессе лучистого теплообмена между трубой и окружающей средой для двух случаев:

- труба находится в большом помещении, стенки которого имеют температуру;

- труба находится в бетонном канале сечением 250х250 мм при температуре стенок канала.

Исходные данные принять из таблицы 18.1

Таблица 18.1

	Первая цифра варианта
0	1	2	3	4	5	6	7	8
Материал трубы	Алюминий шероховатый	Латунь полированная	Сталь шероховатая	Медь полированная
d, мм	70	130	80	160	90	100	60	110	120
L,м	8	5	3	6	4	5	2	7	9
	Вторая цифра варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8
tc1 С	250	270	280	290	300	320	340	360	380
tc2 С	10	15	40	25	30	27	12	16	22

Лабораторно-практическое занятие 15 –