Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г.

ЗАДАЧНИК ПС ТЕППОПЕРЕДАЧЕ Четвертое издание, переработанное Допущено Министерством высшего и среднего специального образованна СССР в качестве учебно го пособия для студентов теплознергетнческих специальностей высших учебных заведений %%% ЛАХКР ЛЮБИТ йб МОСКВА ° яЭНЕРГИЯз ° 3980 ВБК 31,з1 Куй лад К 62 ! И,О ! 6.4 (075.8) ПРЕДИСЛОВИЕ Аагарьг ББК 31.3! бн2.2 Издательство «Энергия», !080 Краснощеков Е.

А. и Сукомел А. С. К ?8 Задачник по теплопередаче: Учеб. пособие для вузов. — 4-е издо перераб. — Мл Энергия, )980.— 288 со ил. В пери 1 р. Задачник составлен в соответствии с п ог ам. передача» ддя тсвлотех н н с программой курса «тепло- в Фактмтьгетов. Все задачи б . отехинчесьит спс Гнальиостеа зне т полробнычи реи,ениямй Расположение дачи сна жены ответами.

т положение задач соптастствус~ тои посл«" ~ням~~ д. С. С>номада, а<та зада о го,кет ыть использована но к гс П теплообмгна а ядерных шсргстичсск . стичсских установках трет~с издание Задачник предназначен в качестве учебного югобия ля дентов геплознергетнческих следиальиостсн иузов. 30302-108 К вЂ” „— 10-80. 2303010000 081(01)-80 ь!етвертое издание задачника содержит задачи и типовые расчеты по курсам «Теплопередача» и нПроцессы теплообмена в ядерных энергетических установках».

Все задачи снабжены ответамн. Как правило, для каждой группы задач, требующих для своего решения примерно одинаковой методики расчета нли использования одних и тех же формул, первая задача приводится с подробным решением. В задачнике сохранена нумерация задач третьего издания.

В решениях типовых задач попользуются зависимости, приведенные в учебнике !4), а также некоторые другие расчетные соотношения, применяемые в инженерной практике. В приложениях содержится справочный материал, достаточный для решения всех предлагаемых задач. Авторы выражают глубокую благодарность коллектнву кафедры Теоретических основ теплотехники Московского ордена Ленина энергетического института за полезные замечания, сделанныс при обсуждении ру.

кописи, и коллективу кафедры Теоретических основ теплотехники Ивановского энергетического института име. ни В. И. Ленина за внимательное рецензирование рукописи. СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ Г. /à — радпус, м; Г/, () — дпанетр, м; /, Е -- длнна, м; 6 — толщина, м; />, Н -- высо~а, и; и -- периметр, м; Š— площадь поверхно- СЮГ, М', / -- площадь попере шаго сечен«н, лы; т -- время, ч, с; ! -- температура, С; Т вЂ” температура, К; ЛГ -- температурный напор, 'С: 6/ -- нзмепсннс температуры жндкоств в направленнп се дниження, 'С; д -- давленне, Па; ЛЛ вЂ” перепал давлсннй, Па; с> -- расход жидкости, кг/с; ю -- скорость, и/с; Е-".л-о;,'...к, Вз; 4 — плотность теплового потока, Вт,'м"-; 4> — тепловой поток на еднннцу планы, Вт/м; ра — объемная плотность тспловыделення, Вт/и', а — коэффяцпент теплоотдачп, Вт/(мл 'С); й-- коэффнцнснт теплопере.

дачп, Вт/(и"С); С вЂ” коэффнцнснт н>лучевая, Вт/(м"" К'); н -- степень черноты; Š— нзлучательная способ. ность, Вт/м"", А — коэффицпспт >еплопроводпос~и, Вг/(н 'С); с — тсплогмкостк, Д>к/(кгХ л,'С); Г. — теплота пярообразова. нпя /!>к/~ ы Г' — энтальппя, Д>н/кг; р — плотность, кг/и', а — коэффицяент тсмпературопроводностн, м'/с; р — дпнамическнй коэффи.

цпснт внзкостн, Па с; ч — кннсматическнй коэффициент вязкости, мл/с; Р— иоэффнцнент объемного расшврения, К-', д — ускорение свободного падения, м/с'. ГЛАВА ПЕРВАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ 1-!. Вычислять плотность теплового потока через плоскую од- нородную стенку, толщина которой значительно меньше шнрнны н высоты, если стенка выполнена: а) пз стали [А=40 Вт/(м.'С)]> б) нз бетона [Е=1,1 Вт/(и 'С.)]; в) нз днатомитопого'кирпича [Л= =-О,!1 Вт/(м 'С)].

Во всех трех случаях толщина стенки 6=50 мм. Температуры на поверхностях стенкн поддерживаются постоянными: /с! = 100'С н !Лл = 90'С. Ответ Для стальной стенкн 4=8000 Вт/м>; для бетонной стенки Г/ -220 Вт/н', для стснкн нз днатомитового кирпвча Г/=22 Вт/и'. 1-2, Плотность теплового потока через плоскую стенку тодщнной 6=50 мм >/=70 Вт/м>, Определить разность температур на поверхностях стопки и чнс. ленные значения градяента температуры в стенке, если она выпол. непа: а) нз латуни [А= 70 Вт/(и ° С)]; б) нз красного кирпича [А =07 Вт/(м 'С)]; в) нз пробка [Д=007 Вт/(м'С)]. Ответ Для латунной стенкн Л/ 005'С н ) Егаб! ]=1'С/м; для кирпичной стенкн Л!=5'С н) Егаб( ] =100'С/и; для пробковой стенки Л!=50'С н )Егаб() =10004С/м; 1-3.

Определить потерю теплоты О, Вт, через стенку из красного кнрпнча длиной !=5 и, высотой 5=4 и н толщиной 6=0,250 м, если температуры на поверхностях стенки поддерживаются !Ал= !10: С н /Аз=40' С, Коэффнцнент теплопроводностн красного кирпича й= =0,70 Вт/(м.'С).

Ответ Потери теплоты О4 6920 Вт. 1-4. Определить коэффициент теплопроводностн материала степ- кн, если прн толщине ее 6=40 мм и разности телтератур на поверх- ностях Л/=20'С плотность теплового потока 4=145 Вт/м'. Ответ Коэффнцнент теплопроводностн А=0,29 Вт/(и 'С). 1-5. Плоскую поверхность необходимо изолировать так, чтобы потери теплоты с еднннцы поверхности в едяняцу времени не превы- шали 450 Вт/мл.

Температура попсрхпостн пол изоляцией П>=450' С, температура внсп>ней поверхности изоляции /л>=50' С, Определить толгцпну нзоляцпн для двух случаев: а) изоляция выполнена пз совелнта, для которого й = 0,09 + 0,0000574 П б) изоляция выполнена нз асботсрипта, Лля котарага ГГ66 Х .— — 0,109+ 0,000!46 Г. ./Род Ответ а) б=!00 мм; б) 6=--.130 мм. 1-6. Плоская шенка выполнена нз шамотного кирпяча толщиной 6=250 ми. Температура ее поверхностей: =1350'С и ! 1=50'С. Коэффициент теплопроводностн шамотного кирпича ивляется функцией от температуры й= = 0,838 (1+ 0,0007!) . Вы испить н изобразить в масштабе распределение температуры в степке. Ответ р бр ",рр /бр т мм Рис.

1-!. К зада'ю 1-6. 0 50 100 125 150 200 225 250 1350 1145 920 800 670 390 230 50 г, ым 1'аспредслснпс температуры в стенке показано на рнс 1.1. Решение В случае линейной жпщспмостп ком)и)ппп1еп~а килопуоводностп аг ~аппаратуры плотность теплового патока, Вт,'и'-', йсп Ч = (!с1 !сз) 6 где средний ьазйн)шппюп тсплопровод юстн Втащи 'С), (с, + !сз ( йси =- !. (1+ ()х В расска~рпиасмом случае ) ср'=0 838 !1+О 0007 1350 + 50 ~ †. 1,2Б ВтДм "С) 2 1,25 д =- — (1350 — 50) = 6500 Вт/мз.

0,25 Температура на любам расстоянии т от поверхности стенки оп. ределяется по формуле г, '= $' (Г+'") ' 1 зз 24х 1 Подставив пзш.откос знячсппс гы и ппйлспнос чплчснпе д, по. щ чпч: 1 / (' ! !з 2.6500 х ! $г (0,0007 / 0,838 0,0007 0,0007 ' откуда Гл = ! Р' 7,74 — Ю,2х — 1,43) 10", 'С. Подставив в полученное уравнение значения х, выраженные в метрах, найдем соответствующие значешш температуры стенки. 1-7. Температуры на поверхностях шамотной стенки, толщина которой 6=200 мм, разны: бю 1000'С и /аз=200'С, Коэффициент теплопроводностп шалюта изменяется в завнспыастп от температуры по уравнению и = 4650 Вт/м'. г„, 'с х !. =сош! се х=о.а!3+з,зз 1а 1000 800 600 0 57,5 110 !57,5 200 1000 770 560 370 200 200 Распределение температуры в стенке показано на рис. 1-2.

1-8. Плоская стенка бака площадью Р=Б м' покрыта двухслойной тепловой изоляцией. Стенка бака стальная, толщиной 6,=8 мм, с коэффициентом теплопроводности )ч =46,5 Вт/(м 'С). Первый с.чой кзоляцни выполнен из иовоасбозурита толщиной Ба=50 мм, коэффициент теплопроводнасти которого определяется уравнением )и = О,!44 + 0,00014 /. Второй слой изоляции толщиной б,= 10 мм представляет собой штукатурку (известковую), коэффициент теплояроводностн которой лз 0.698 Вт/(м'С). Температуры внутренней поверхности стенки бака (ш=250'С и внешней поверхности изоляцяи г,з=50'С.

Вы ~испить количество теплоты, передаваемой через стенку, температуры на границах слоев изоляции и построить график распределения температуры. Ответ Тепловой поток через стенку 9=3170 Вт. Температуры на границах слоев изоляции !,э=249,9' С н („-59' С. л = 0,8!3+ 0,000582/. Показать, что плотность теплового потока д, Вт/мз, в случае линейной зависимости коэффициента теплопроводности от температуры может быть вычислена по формуле для постоянного коэффици. ента теплопроводности, взятого прн средней температуре стенки. Найти ошибку в определении температуры в точках к=57,5; !!О и 157,5 мм, если вычисления пропзводятсн по значению коэффициента теплопроводностн, среднему для заданного интервала темпе. ратур, и построить графин распределения температуры в стенке. Ответ ООР 'С ООО 'С 1гоо 7000 ООО 000 'С тг ОО Е((=ГГ ОО шш ООО «По ООО гоо «00 гоп а гоо 0 О «О ОО ГОО гбамм Рнс.

1-2. К задаче ! -7. Рис. 1-3. К задаче 1-9. Рис, 1-5. К задаче 1-11. Рис. 1.4, К задаче 1-10. 7( = О,!13+0,000231. 1-9. Обмуровкя печи состоит на слоев шамотного н красного кирпича, мен(ду которымп располоя(ена засыпка пз лпаточнта (ряс. !.3).

Толщина шамотного слоя 6(=120 мм, днатомнтоаой за. сынки ба=-50 мм и красного кирпича 6(=250 мм Коэффнцнсн(ы топ.юпроаодпостп материалов соо(аетстаеппо равны: )( = О 93' Хз =0,13 и йз = 0,7 Вт/(м "С). Дпнл(у'((п((а ч(!( (с(а Какой толщины июдует сделать слой нз красного кирпича 6н если отказаться от применения засыпки из диатомита, чтобы тепловой поток через обмуровку оставался неизмепныму Ответ 1-! О. т Толщина слов красного киршша должна быть равна '00 м(.