ДЗ 1: Определение коэффициента теплопередачи вариант 90-10-400-70-14

Вариант 90-10-400-70-14
Определение коэффициента теплопередачи через стенку со шпангоутами для различных сочетаний материалов шпангоутов и наружных слоев стенки, а также сравнение полученных результатов между собой и со случаем отсутствия шпангоутов

1. Условие

В составе некоторой теплоизолированной стенки могут использоваться пенополиуретановая теплоизоляция, алюминиевый сплав и близкий к нему по прочностным свойствам стеклопластик. Эти материалы имеют заданную теплопроводность λ_ти=0,05 Вт/(м·К), λ_а=100 Вт/(м·К) и λ_с=0,4 Вт/(м·К) соответственно.

Стенка состоит из трех слоев, внутренний из которых выполняется из теплоизоляции и имеет толщину δ_ти, а оба наружных, имеющих одинаковую толщину δ₁, – из алюминиевого сплава или стеклопластика.

В слое теплоизоляции с шагом B установлены шпангоуты двутаврового сечения, все элементы которых имеют толщину δ_шп. Шпангоуты установлены таким образом, что занимают всю высоту сечения слоя и своими полками прилегают без зазора к обоим наружным слоям стенки. Ширина шпангоутов составляет b.

Считая стенку бесконечной и коэффициенты теплоотдачи на обеих ее поверхностях стремящимися к бесконечности, определить с помощью метода конечных элементов коэффициент теплопередачи через стенку для следующих расчетных случаев:

1. При отсутствии шпангоута для наружных слоев стенки из алюминиевого сплава;
2. При отсутствии шпангоута для наружных слоев стенки из стеклопластика;
3. При наружных слоях стенки и шпангоуте из алюминиевого сплава;
4. При наружных слоях стенки и шпангоуте из стеклопластика;
5. При наружных слоях стенки из стеклопластика и шпангоуте из алюминиевого сплава;
6. При наружных слоях стенки из алюминиевого сплава и шпангоуте из стеклопластика.

Исходные данные для расчета представлены в таблице 1.