Тепломасообмен

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Ноября 2013 в 10:41, контрольная работа

Описание работы

В цех из котельной подают горячую воду по трубе диаметром dH x δ со скоростью V. Вода входит в трубу с температурой и имеет средний коэффициент теплоотдачи α1. К наружному воздуху с температурой теплота от трубы переходит с коэффициентом теплоотдачи α2. Какую теплопроводность должна иметь изоляция на трубе, чтобы при ее толщине δиз падение температуры воды от котельной до цеха, между которыми расстояние L не превышало Δt .

Файлы: 1 файл

контрольная ТМО.docx

— 462.57 Кб (Скачать файл)

 

Министерство  образования и науки Украины

Запорожская государственная инженерная академия

Кафедра теплоэнергетики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине: ТЕПЛОМАСООБМІН

 

 

 

 

 

Выполнил:                                              ст.гр. ТЕ – 10 – 4зт П.Е. Тарасов

                                                                                    

 

Приняла:                                                 д.т.н., профессор  И.Г. Яковлева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запорожье

2013

Задача  №1

 

 В  цех из котельной подают горячую  воду по трубе диаметром dH x δ со скоростью V. Вода входит в трубу с температурой и имеет средний коэффициент теплоотдачи α1. К наружному воздуху с температурой теплота от трубы переходит с коэффициентом теплоотдачи α2. Какую теплопроводность должна иметь изоляция на трубе, чтобы при ее толщине δиз падение температуры воды от котельной до цеха, между которыми расстояние  L  не превышало Δt .

Таблица исходных данных к задаче №1

Материал трубы

dH x δ, мм

V, м/с

L, м

Δt, оС

, оС

α1, Вт/(м2·К)

, оС

α2, Вт/(м2·К)

δиз, мм

88

Латунь

58х3,0

1,5

420

5

86

2100

9

30

24


 


λ1 = λлат = 93 Вт/мК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

  1. Мгновенный  поток тепла которое трубопровод с горячей водой теряет по дороге от котельной до цеха:

 

 

 

ρ – плотность воды 10 кг/м3;

v – скорость воды;

с – теплоемкость воды 4,19 кДж/кг·К;

Δt – потери температурного напора 5К

S – площадь сечения  трубопровода.

 

  1. Расчет  тепла, которое теряется теплопередачей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

Теплопроводность изоляции на трубе  должна быть не более λиз = 0,263 Вт/м·К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №2

 

В паровом  подогревателе на трубках с толщиной δ конденсируется водяной пар давлением Р. Внутри труб греется вода при средней температуре tср. Коэффициенты теплоотдачи: для пара α1  , для воды α2 . На поверхностях трубок с одной стороны слой накипи толщиной δнак  с другой – слой ржавчины толщиной δрж. Найти температуры на поверхностях всех слоев и построить температурный график.

Таблица исходных данных к задаче №2

Материал трубы

δ, мм

Р, кПа

tср, оС

α1, Вт/(м2·К)

α2, Вт/(м2·К)

δнак, мм

δрж, мм

88

Латунь

8

1255

40

12800

5200

2,5

1,5


 

tконд = 190°С

rn = 1,978·106 Дж/кг

λрж = 1,15Вт/м·К

λнакип = 1,75Вт/м·К

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

  1. Плотность теплового потока:

 

 

 

т.к. du не задан - зададимся du = 50 мм

 

 

 

 

 

  1. Расчет  температуры на поверхности стенки и слоя ржавчины:

 

Обозначим:

tв = температура внутренней стенки трубки пароводяного нагревателя.

tн = температура наружной стенки трубки пароводяного нагревателя.

tрж = температура на поверхности слоя ржавчины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №3

 

Печь  изнутри выложена «Материал 1», за которым следует слой «Материал 2» толщиной δ2 и, наконец, снаружи - слой «Материал 3», толщиной δ3. На внутренней поверхности печи температура t1 , на наружной t4, . Какова должна быть толщина слоя «Материал 1», чтобы температура «Материал 2» не превышала t2. Найти температуру на внутренней поверхности слоя «Материал 3».

Таблица исходных данных к задаче №3

Материал 1

Материал 2

δ2, мм

Материал 3

δ3, мм

t1,

оС

t2,

оС

t4,

оС

88

Шамотный кирпич

Динасовый кирпич

230

Силикатный кирпич

30

1175

760

60


 

λ1 = 1,14 Вт/м·К; λ2 = 0,35 Вт/м·К; λ3 = 0,81 Вт/м·К;

δ3 = 30 мм


Решение:

  1. Определение теплового потока:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №6

 

Варочный  котел сферической формы с  наружным диаметром dн, сделан из нержавеющей стали. Толщина стенки котла δ. Внутри находится жидкость с температурой tж1; снаружи котел покрыт слоем асбеста толщиной δа. В цехе температура воздуха tж2. Коэффициент теплоотдачи внутри и снаружи котла α1 и α2 соответственно. После включения вентиляции в цехе температура воздуха снизилась до tж3, а коэффициент теплоотдачи α2 от наружной поверхности котла увеличился в 1,6 раза. На сколько процентов возросли потери теплоты от котла?

Таблица исходных данных к задаче №6.

dн, мм

δ, мм

δа, мм

tж1, °С

tж2, °С

α1, Вт/(м2·К)

α2, Вт/(м2·К)

tж3, °С

88

800

5

60

120

25

760

17

20



α3=1,6α2

λн = 18 Вт/мК

λа =0,087+0,24·10-3t

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

Потери теплоты от котла возросли на 3,2%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №8

 

Брусок  металла размером XхYхZ мм с начальной температурой t1,оС теплопроводностью λ коэффициент температуропроводности a, разогревается в печи, где температура t2, и коэффициент теплоотдачи α2.

Найти температуру  в центре бруска через  τ, после начала нагрева. Каковы при этом будут температуры в центре каждой грани?

Таблица исходных данных к задаче №8

X, мм

Y, мм

Z, мм

λ,

Вт/(м·К)

a·106, м2

t1, °С

t2, °С

α2, Вт/(м2·К)

τ, ч

88

360

490

560

40

5,00

31

1200

180

1,4


 


Число Фурье Fo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число :

 

 

 

 

 

 

 

         

X

0,78

0,81

0,65

0,55

Y

0,42

1,10

0,78

0,51

Z

0,32

1,26

0,82

0,49


 

По теореме перемножении решений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура через1,4 часа данного центра бруска и граней будет:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Информация о работе Тепломасообмен