Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Ноября 2013 в 10:41, контрольная работа
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 .
Министерство образования и науки Украины
Запорожская государственная инженерная академия
Кафедра теплоэнергетики
Контрольная работа
по дисциплине: ТЕПЛОМАСООБМІН
Выполнил:
Приняла: д.т.н., профессор И.Г. Яковлева
Запорожье
2013
Задача №1
В
цех из котельной подают
Таблица исходных данных к задаче №1
№ |
Материал трубы |
dH x δ, мм |
V, м/с |
L, м |
Δt, оС |
α1, Вт/(м2·К) |
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:
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.
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:
т.к. du не задан - зададимся du = 50 мм
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:
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/с |
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: