Вопросы/задания к контрольной работе 1-1: Теплопередача вариант 9

ВАРИАНТ 9

Задача № 1-1

Камера сгорания выполнена из шамотного кирпича (l_к = 0,9 Вт/(м×К)) толщиной d_к = 250 мм. Снаружи стенки камеры изолированы двойным слоем изоляции. Первый слой изоляции (l_из1 = 0,08 Вт/(м×К)) толщиной d_из1, мм, второй наружный слой изоляции (l_из2 = 0,15 Вт/(м×К)) толщиной d_из2, мм. Температура газов в камере сгорания t_ж1, ⁰С, температура воздуха в помещении t_ж2, ⁰С. Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к кирпичной стенке a₁, Вт/(м²×К), а от наружной поверхности изоляции к воздуху помещения a₂ = 10 Вт/(м²×К).

Определить коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока (если она не задана), температуры теплоносителей и температуры на границе слоев обмуровки, считая контакт между слоями идеальным. Определить также термические сопротивления теплоотдачи и теплопроводности для каждого слоя (R_t) и соответствующие им перепады температур (Dt). Изобразить графически изменение температуры по толщине слоев и в пограничных слоях. Масштаб по толщине слоев и по температуре выбрать самостоятельно.

Дано: d_из1 = 220 мм; d_из2 = 170 мм; a₁ = 250 Вт/(м²×К); t_Ж1 = 1040 ⁰С; t_С4 = 50 ⁰С.

Задача № 1-2

Определить линейную плотность теплового потока для трубки парового котла (l_т = 40 Вт/(м×К)), если внутренний диаметр паропровода d_вн, мм, наружный – d_нар, мм. Наружная сторона трубки омывается дымовыми газами с температурой t_ж1, ⁰С, а внутри трубок движется вода с температурой t_ж2, ⁰С. Снаружи трубка покрыта слоем сажи (l_с = 0,07 Вт/(м×К)) толщиной 1,5 мм, а с внутренней стороны – слоем накипи (l_н = 0,15 Вт/(м×К)) толщиной 2,5 мм. Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке трубки a₁, Вт/(м²×К), а со стороны воды a₂, Вт/(м²×К).

Определить также температуры на поверхностях трубки, сажи и накипи. Как изменится линейная плотность теплового потока для "чистой" трубки (без сажи и накипи) при прочих неизменных условиях. Изобразить график изменения температуры по толщине слоев стенки трубки, сажи и накипи и в пограничных слоях (график выполнить в масштабе).

Дано: d_вн = 46 мм; d_нар = 55 мм; t_ж1 = 1060 ⁰С; t_ж2 = 250 ⁰С; a₁ = 400 Вт/(м²×К); a₂ = 6000 Вт/(м²×К).

Задача № 1-3

Определить температуру в центре и на поверхности пластины толщиной 2d через время t после погружения в горячую среду (масло или газ) либо время нагрева до заданной температуры в центре или на поверхности пластины (согласно своего варианта), если толщина пластины во много раз меньше ее ширины и длины. Найти также среднюю по массе температуру пластины.

Дано: огнеупор; 2d = 32 мм; l = 1,6 Вт/(м×К); c_p = 1140 Дж/(кг×К); ρ = 1300 кг/м³; t_0Ц = t_0П = 15 ⁰С; газ; t_ж = 1150 ⁰С; a = 30 Вт/(м²×К); τ = 25 мин.

Задача № 1-4

Определить тепловой поток, характеризующий конвективную теплоотдачу к струе жидкости, протекающей по каналу длиной 3 м. Обосновать выбор расчетного уравнения, применяемого при решении задачи.

Дано: t_с = 85 ⁰С; t_ж = 90 ⁰С; вода; w = 0,55 м/с; канал прямоугольного сечения размерами 75х85 мм.

Задача № 1-5

Определить тепловой поток, характеризующий конвективную теплоотдачу от поверхности объекта – трубы заданного диаметра длиной 4,0 м или вертикальной стенки заданной высоты при ширине 10 м. Обосновать выбор безразмерного уравнения, примененного для решения задачи.

Дано: вблизи вертикальной стенки; h = 1,9 м; t_с = 85 ⁰С; t_ж = 90 ⁰С; вода.

Задача № 1-6

В муфельную печь, имеющую форму параллелепипеда, помещена заготовка. Определить результирующий тепловой поток излучением, поступающий от обмуровки печи на заготовку.

Дано: t₁ = 20 ⁰С; t₂ = 950 ⁰С; ε₁ = 0,85; ε₂ = 0,85; H = 0,6 м; B = 0,5 м; L = 0,8 м; заготовка треугольного сечения; a = 0,4 м; b = 0,4 м; c = 0,4 м; l = 0,7 м.

Задача № 1-7

Через газоход проходят продукты сгорания, содержащие водяной пар и двуокись углерода. Общее давление смеси 0,1 МПа. Определить плотность результирующего теплового потока от продуктов сгорания к стенкам газохода.

Дано: t_Г = 1300 ⁰С; t_СТ = 200 ⁰С; ε_СТ = 0,75; φ_Н2О = 10%; φ_СО2 = 15%; a = 0,8 м; b = 1,0 м.

Задача № 1-8

Определить площадь поверхности нагрева рекуперативного теплообменника, среднюю разность температур теплоносителей, расходы и расходные теплоемкости обоих теплоносителей согласно условий, заданных в табл. 2.6 и табл. 2.7. Изобразить схематично график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности нагрева теплообменника. Для перекрестного или сложного движения теплоносителей график изображается как для противотока. На схеме укажите значения температур теплоносителей на входе и выходе из теплообменника.

Дано: насыщенный водяной пар – масло МК; k = 120 Вт/(м²×К); G₂ = 3 кг/с; = 20 ⁰С; = 95 ⁰С; p_Н = 2 бар.