Термодинамика и теплопередача (стр. 4 )

Определить тепловые потери с 1 м длины паропровода и температуру на границе соприкосновения слоев изоляции, если первый слой изоляции (накладываемый на поверхность паропровода) выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности l2, а второй слой – из материала с коэффициентом теплопроводности l3.

Построить график распределения температуры в конструкции.

6. Как изменятся тепловые потери с 1 м длины паропровода, рассмотренного в задаче № 5, если слои изоляции поменять местами? Какая станет температура на границе соприкосновения слоев изоляции?

Построить график распределения температуры в конструкции.

7. Вычислить допустимую силу тока для медного провода диаметром d, покрытого резиновой изоляцией толщиной d, при условии, что максимальная температура внутреннего слоя изоляции должна быть не выше 70 оС. Температура окружающего провод воздуха tж2, коэффициент теплоотдачи с поверхности изоляции к воздуху a2.

Коэффициент теплопроводности резины l = 0,14 Вт/м×К, активное электрическое сопротивление медного провода R = 0,005 Ом/м.

8.Стальная плита толщиной 2d (высота и ширина плиты намного больше толщины), равномерно прогретая до температуры t0, помещена в воздушную среду с постоянной температурой tж. Коэффициент теплоотдачи на поверхностях плиты равен a, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности материала плиты равны соответственно l = 48 Вт/м×К и а = 1,27×10-5 м2/с.

Определить температуры на поверхности и в средине плиты через время t после начала охлаждения.

9.Определить время t, необходимое для нагрева стального листа толщиной 2d, который имел начальную температуру t0, а затем был помещен в печь с температурой tж. Нагрев считается законченным, когда температура поверхности листа достигнет значения t = 700 оС. Коэффициент теплоотдачи от печных газов к поверхности листа равен a, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности стали равны соответственно l = 37 Вт/м×К и а = 1,12×10-5 м2/с.

10.  По трубе диаметром d течет воздух при давлении р = 0,1 МПа. Часовой расход воздуха М кг/ч, температура воздуха на входе в трубу= 300 К. Средняя по длине температура внутренней поверхности трубы Тст = 420 К.

Какая температура воздуха на выходе из трубы, если её длина равна 4,5 м?

11. По трубе диаметром d течет вода со средней скоростью 1,4 м/с. Температура воды на входе в трубу, а средняя по длине температура внутренней поверхности трубы Тст = 370 К. На каком расстоянии от входа температура нагреваемой воды достигнет ?

12. Определить коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки конденсатора паровой турбины к охлаждающей воде, количество передаваемой теплоты и длину трубки, если средняя по длине температура внутренней поверхности трубки Тст = 303 К, внутренний диаметр трубки d, температуры воды на входе и выходе из трубки и , а средняя скорость воды в трубке v.

13. Трубка диаметром d охлаждается поперечным потоком воды, скорость которой равна w. Средняя температура воды Тж, а средняя температура наружной поверхности трубки Тст.

Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности трубки к охлаждающей воде.

14. Вычислить потерю теплоты в единицу времени с 1 м2 наружной поверхности горизонтального теплообменника, корпус которого имеет цилиндрическую форму и охлаждается свободным потоком воздуха.

Наружный диаметр корпуса теплообменника d, температура его поверхности Тст, температура воздуха в цехе Тж.

15. Металлический трубопровод с наружным диаметром d имеет температуру поверхности Тст. Температура окружающей среды равна Тж. Вычислить потери теплоты излучением на 1 погонный метр длины трубопровода, если степень черноты поверхности e = 0,82.

16. Определить плотность теплового потока излучением между двумя расположенными на близком расстоянии параллельными пластинами, у которых степени черноты поверхностей равны e1 и e2, а температуры соответственно Т1 и Т2. Во сколько раз уменьшится плотность теплового потока, если между пластинами разместить тонкий металлический экран, у поверхностей которого степень черноты eэ = 0,2.

17. В противоточный водо-водяной теплообменник с площадью теплообменной поверхности F поступает греющая вода с температурой. Расход греющей воды М1 кг/час. Расход нагреваемой воды М2 кг/час и её температура на входе в теплообменник.

Определить количество передаваемой теплоты и конечные температуры теплоносителей. Коэффициент теплопередачи от горячей воды к холодной k = = 1200 Вт/м2×К.

18. В пароводяном теплообменнике с площадью теплообменной поверхности F вода нагревается сухим насыщенным паром с давлением р. Температура нагреваемой воды на входе в теплообменник, а её расход М2 = 1 кг/с.

Определить количество передаваемой теплоты и конечную температуру воды. Коэффициент теплопередачи от пара к воде k = 3200 Вт/м2×К.

Таблица 4

Числовые данные к задачам контрольной работы № 2

№№ задач	Величины	Предпоследняя цифра учебного шифра
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1	d1, мм d2, мм tc1, оС tc3, оС	150 250 1100 60	125 500 1110 61	150 250 1120 62	125 500 1130 63	150 250 1140 64	125 500 1150 65	150 250 1100 66	125 500 1110 67	150 250 1120 68	125 500 1130 69
2	d1, мм tc1, оС tc3, оС	250 110 25	500 115 26	250 120 27	500 125 28	250 130 29	500 110 30	250 115 31	500 120 32	250 125 33	500 130 34
3	tж1, оС tж2, оС a1, Вт/м×К a2, Вт/м2×К l, Вт/м×К d, мм	1000 200 110 4500 45 10	1010 205 115 4550 46 11	1020 210 120 4600 47 12	1030 215 125 4650 48 14	1040 220 130 4700 49 10	1050 225 110 4750 50 11	1060 230 115 4800 45 12	1070 235 120 4850 46 13	1080 240 125 4900 47 14	1090 245 130 4950 48 15
4	dс, мм dн, мм	0,1 0,5	0,2 0,6	0,3 0,7	0,4 0,8	0,5 0,9	0,6 1,0	0,7 1,1	0,8 0,5	0,9 0,6	1,0 0,7
5	d2 = d3, мм tc1, оС tc4, оС l2, Вт/м×К l3, Вт/м×К	40 250 50 0,07 0,13	42 255 49 0,08 0,14	44 260 48 0,09 0,15	46 265 47 0,1 0,16	47 270 46 0,06 0,12	48 245 55 0,07 0,13	49 250 54 0,08 0,14	50 255 53 0,09 0,15	51 260 52 0,1 0,16	52 265 53 0,07 0,14
6	l2, Вт/м×К l3, Вт/м×К	0,13 0,07	0,14 0,08	0,15 0,09	0,16 0,1	0,12 0,06	0,13 0,07	0,14 0,08	0,15 0,09	0,16 0,1	0,14 0,07
7	d, мм d, мм tж2, оС a2, Вт/м2×К	2 0,8 27 22	2,5 0,9 28 23	3 1,0 29 24	3,5 1,1 30 25	4 1,2 31 26	4,5 1,3 32 27	3 1,4 33 28	3,5 1,5 34 29	4 1,6 35 30	4,5 1,7 36 31
8	d, мм t0, оС tж, оС a, Вт/м2×К t, мин	100 300 10 30 30	120 290 5 29 35	140 280 0 28 40	160 270 -5 27 45	180 260 -10 26 50	200 250 -15 25 55	100 240 10 35 60	120 220 15 40 65	140 200 20 30 70	160 180 25 35 75
9	d, мм t0, оС tж, оС a, Вт/м2×К	10 60 1250 40	11 55 1240 39	12 50 1230 38	13 45 1220 37	14 40 1210 36	10 35 1200 35	11 30 1190 34	12 25 1180 33	13 20 1170 32	14 15 1160 31
10	d, мм М, кг/ч	38 40	40 45	42 50	44 55	46 60	48 65	50 70	40 75	42 80	44 85
11	d, мм , К , К	50 300 320	48 305 330	46 310 340	44 315 350	42 320 350	40 325 340	38 300 330	36 305 320	34 310 340	32 315 345
12	d, мм , К , К v, м/с	14 283 291 2,0	15 284 292 2,1	16 285 293 2,2	14 286 294 2,3	15 281 291 2,4	16 282 292 2,5	14 283 293 1,9	15 284 294 2,0	16 285 295 2,1	14 286 296 2,2
13	d, мм w, м/с Тж, К Тс, К	20 1,1 283 323	21 1,2 284 325	22 1,3 285 327	23 1,4 286 329	24 1,5 287 331	20 1,6 289 333	22 1,7 291 335	23 1,8 292 337	24 1,1 293 339	26 1,2 294 341
14	d, мм Тж, К Тст, К	1200 300 350	1300 305 360	1400 310 370	1500 315 380	1600 320 390	1700 300 400	1800 310 410	1900 315 420	2000 320 430	2100 290 440
15	d, мм Тж, К Тст, К	50 270 320	60 275 325	70 280 330	80 290 340	90 300 350	100 310 360	50 320 370	60 330 380	70 280 340	80 290 350
16	e1 e2 Т1, К Т2, К	0,8 0,85 400 300	0,81 0,86 410 305	0,82 0,87 420 310	0,83 0,88 430 315	0,84 0,89 440 320	0,85 0,7 450 325	0,86 0,71 460 330	0,87 0,72 470 335	0,88 0,73 475 340	0,89 0,74 480 345
17	F, м2 , К М1, кг/ч М2, кг/ч , К	2,1 360 2100 1600 300	2,2 355 2150 1650 301	2,3 350 2200 1700 302	2,4 365 2250 1750 303	2,5 370 2300 1800 304	2,6 350 2000 1500 280	2,7 355 2050 1550 281	2,8 360 2100 1600 282	2,9 365 2150 1650 283	3,0 370 2200 1700 284
18	F, м2 р, МПа , К	1,0 0,8 285	1,1 0,85 286	1,2 0,9 287	1,3 1,0 288	1,4 1,1 289	1,0 1,2 290	1,1 1,3 291	1,2 1,4 292	1,3 1,5 293	1,4 1,6 294

Методические указания к выполнению контрольной работы № 2