ДЗ: ДЗ 2. Теплопередача. 8 вариант.

Второе ДЗ по термодинамике и тепломассообмену, 8 вариант, сделанное в документе Word.

Условие. По горизонтальному стальному трубопроводу, внутренний и наружный диаметры которого D₁ и D₂ соответственно, движется вода со средней скоростью w_f1. Средняя температура воды t_ж1. Трубопровод изолирован асбестом и охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой t_ж2.
Определить:

1. Наружный диаметр изоляции D₃, мм, при котором на внешней поверхности изоляции устанавливается заданная температура t_ст3.
2. Линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху k_l, Вт/(м∙К).
3. Потери тепла с одного погонного метра трубопровода q_l, Вт/м.
4. Температуру наружной поверхности стального трубопровода t_ст2,^оС.

Целесообразно ли в рассматриваемом случае применять для тепловой изоляции асбест, т.е. приводит ли асбестовая изоляция к уменьшению теплового потока с поверхности трубопровода?
При решении задачи принять следующие упрощающие предположения:

• течение воды в трубопроводе является термически стабилизированным;
• между наружной поверхностью стального трубопровода и внутренней поверхностью изоляции существует идеальный тепловой контакт;
• считать, что теплопроводность стали l₁ = 50 Вт/(м∙К) и асбеста l₂ = 0,106 Вт/(м∙К) не зависят от температуры.

Наружный диаметр изоляции должен быть рассчитан с такой точностью, чтобы температура наружной поверхности изоляции отличалась от заданной не более, чем на 0,1ºС.
Дано:
D₁=25 мм=0,025 м;
D₂=32 мм=0,032 м;
W_ж1=0,040 м/с;
t_ж1=156℃;
t_ж2=22℃;
t_cт3=44℃;
l₁=50 Вт/(м∙К);
l₂=0,106 Вт/(м∙К).
Найти:
D₃,t_cт1,t_cт2,k_l,q_l−?