Задача: Расчёт теплопередачи через цилиндрическую стенку

Внутри трубы с внутренним диаметром d₁ и толщиной стенки δ₁, изготовленной из материала с коэффициентом теплопроводности λ₁, имеющей на внутренней поверхности слой накипи толщиной δ₀ с коэффициентом теплопроводности λ₀ , движется горячая вода со скоростью w₁, имеющая среднюю температуру t_f1.

Наружная поверхность покрыта слоем материала толщиной δ₂ с известным коэффициентом теплопроводности λ₂ и находится в воздухе, имеющем температуру t_f2 при отсутствии вынужденного движения. Известна степень черноты наружной поверхности ε.

Определить:

1 Линейную плотность теплового потока (тепловые потери с 1 м длины), передаваемого в воздух с наружной поверхности за счет свободной конвекции.

2 Критический диаметр изоляции (внешнего слоя); сделать вывод об эффективности наружного слоя как тепловой изоляции.

3 Температуры: на поверхности накипи со стороны воды; на внутренней и наружной поверхности стенки трубы; на наружной поверхности внешнего слоя (изоляции). Построить график изменения температуры по толщине многослойной цилиндрической стенки для условий задачи в масштабе.

4 Линейную плотность теплового потока (тепловые потери с 1 м длины), передаваемого в воздух за счет излучения наружной поверхности трубы.

Схема многослойной цилиндрической трубы

Дано:

Таблица 1 – Исходные данные

Материал трубы – Алюминиевый сплав, материал наружного покрытия трубы – Минер вата

Таблица 2 – Теплофизические свойства теплоносителей