Сборник задач и примеров расчёта по теплопередаче М.М. Михалова (1013671), страница 2
Текст из файла (страница 2)
— ' — ° 100=-- — 8;о. 18,4 10' — 16,90 10' 16,96.1 0" Увеличение теплового потока для степки из сплава ОООО 2 составит при 5 = — 0,002 л4 — — — ' - ° 100 = — 30006. 59 — 45, 1 Задача № 1 — 8. Металлическая труба с внутренним диаметром д, = 160 мм и наружным диаметром д, = 170 мм покрыта двухслойной теп- ловой изоляцией (см.
рис. 1 — 4). Толщина первого слоя изоляции (жаро- упорной) 82 = 20мм, второго слоя о, = 50мм. Температура внутренней по- верхности трубы г =-300', наружной поверхности второго слоя изоля- ции Г =-40'С (см. рис. 1 — 4). Определить тепловые потери трубопровода на 1 пог. м его длины и температуры поверхностей слоев г и 1, если коэффициент тепло- проводиости материалов имеет следующие значения: металла трубы Лз== 50 вт)м.град, первого слоя жароупорной изоляции Л2=0,11 вт7м. град, второго слоя изоляции Ль=0,034вт7м град.
Р еще и не. Тепловой поток, проходящий через стенку трубы дл44- ной в 1 м, может быть вычислен по формуле (1 — 7) и!! — ! ) т!3 ! 414 — 10 --+ — 10 -+ — !ив 2Лз дз 2ЛЬ е!з 2Лз "з д, =.. дз+ 20, = 170 + 2 20 = 210 м !, дл — — дь + 2оь = — 210 + 2 50 = 310 мм, 2п (300 — 40) 2,303 170 2,303 210 2,303 310 11 Решение.
Для сплава № 1 г„, = — 1000'С, г', =- 200'С. Для сплава № 2 г', = 600"С, г . = 200'С. Величина тепловых потоков для стенок различной толщины определяется по формуле: (см. задачу 1 — 6) '7 5 (1 т бвер) (вти, втвт) Для получения тенпера туры г воспользуемся формулой 1 — 5 откуда: ( -- — 1и— 2кх1 й1 = 300 —: — ',—.0,0263 — = 300' Находим температуру г' аналогично: Для сравнения определим величину !(и из приближенной формулы (1 — 9), значениЯ чб 7,; ~и опРеделим по Рис.
1 — 5: Кр 170 для первого слоя ' —.. — =1,06р, = 1,06„ 1 Вр 210 для второго слоя ' =--; †, =- 1,235т, = 1,004, для третьего слоя †. --- = 1,48чз = 1,0138. лч з!о 3,!4 [300 — 40) 0,005 1 0,02 1,004 0,05 1,0!35 50 О,!55 +0,11 ' О,!О ' 0,034' 0,25 Задача № 1 — 9. Определить мощность электрического нагревателя, смонтированного в трубе, наружный диаметр которой г(,=- 50мм, длина Ь = Зм. '!'руба покрыта тепловой изоляцией из стеклянной ваты толщи- ной и == 100мм; на наружной поверхности трубы поддерживается темпе- ратура („, =- 200" С, а на наружнол поверхности изоляции г = 40' С (см. рпс.
1 — 4) Р е ш е н и е: Значение коэффициента теплопроводности стеклянной ваты определится по следующей формуле (см. Приложения, таблица 2): ° + !ю х = 0,049 (1+ 2,6 10 (рр), где к = — 0,049 (! + 2,6.10 ' ' ~ = — 0,064 вт(м град. Величина теплового потока, проходящего через погонный метр трубы: 2п(1„,— Г, ) (и ! л э — )и— 7. лр где г(, — внешний диаметр изолированной трубы, равный г(,= 200+ +50 = 250 мм 2к (200 — 40) Ч = ! 250 =- 39,0 и!и!м. 0,054 ' 50 — 2,303 1д ьв Общий тепловой поток Я =- д*й =- 39,0.3 =: 117 вт. Мощность электронагревателя й! = 0,117 квт.
Задача № 1 — 10. Определить разность температур на стенке двигателя внутреннего сгорания с водяным охлаждением, индикаторная мощность которого равна !У,=44 квт, удельный расход топлива Ср= :=-О,!47 кг)квт ч, площадь охлаждаемой поверхности цилиндра двигателя г"=0,04 м', толщина стенки 0=5 мм. В расчете принять, что 2046 тепла передается охлаждающей воде, теплотворная способность топлива Н=-42700 кдж7кг, коэффициент теплопроводности материала цилиндра )с=46,5 вт!яс -град. Ответ: Л1=76,5" С.
Задача № 1 — 11. Определить, чему равно количество тепла, переданное охлаждающей воде для условии предыдущей задачи, если охлаждаемая поверхность цилиндра покроется слоем накипи толсциной Ь=1 мм, а температурный напор останется без изменения. Коэффициент теплопроводности накипи принять Л=О,!74 вам град. О т и е т: Я=386 ккал7час =450 вт. Задача,% 1 — 12.
Величина теплового потока, отводимого от стенки камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя при охлаждении ее внешней поверхности керосином, равна с!=0,55 10" вам'. Определить температуру ннутресшей поверхности камеры при толщине ее стенки Ь--=2 ясли если температура внешней ес поверхности по условиям термического разложения керосина не должна превышать 300' С. Коэффициент тсплопроводности материала, из которого сделана камера, вычислить с учетом зависимости его от температуры по формуле: к =- Х„(1+ Ь1,р), где >,, = 35 втсмград; Ь = 0,0024; 1,.р — средняя температура стенки — 1„= — '— Ответ: Ь, =900'С. Задача № 1-13. Как изменится удельное количество отводимого тепла для условий предыдущей задачи, если температурный напор останется неизмененным, а сплав, из которого выполнена камера, будет иметь другой состав.
Расчет сделать для двух сплавов, значения коэффициентов теплопронодности которых определить по формуле: Х=Хв(!+И,п) для первого сплава А,=76 вт(м град; Ь=00008, для второго сплава хо=23 втсм ° град; Ь=0,00145. Ответ: сп=3,36 ° 1От ать' с!э=1,29 ° 1О> вам' Задача № 1 — 14. Какое количество тепла необходимо отвести с единицы поверхности камеры сгорания жидкостного ракетного днигателя, охлаждаемого одним из компонентов топлива, если температура внешней поверхности стенки камеры по условиям термического разложения охладителя не должна превышать 1, =- 250", а температура внутренней поверхности равна г, = 800 . Камера изготовлена из спец- сплава, коэффициент теплопроаодности которого может быть вычислен по формуле: ! =- >,(! + 0,00035 1„), где л, = — 64,4 втсм.град 1„ †средняя температура стенки.
Расчет сделать для камер с различной толщиной стенок Ь =- 1 мм; 1,5 мм; 2 мм, 2,5 мм. Ответ: д =- 4,1 10', 2,74 10', 2,0о 10', 1,65 10' вт м', Задача 1 — 15. Камера жидкостного ракетного двигателя охлаждается горючим, на котором работает двигатель. Опрсделить величину теплового истока, снимаемого охладителем, если в первом случае горючим является керосин„ во втором случае — этилоный спирт. По условиям термического разложения допустимая температура стенки со стороны охладителя для керосина равна 300'С, для этилового спирта 220'. Температура внутренней поверхности камеры равна 1100'С.
Коэффициент теплопроподности стенки вычислить с учетом зависимости его от температуры по формуле: 1=27,9(1+0,003 1,р) вт/.и.град, где 1„,— средняя темнерасура стенки камеры. Расчет сделать для следующих толщин стенок: Ь=! мм; 1,5 мм; 2 мм. Ответ: для керосинка а=6,9 10', 4,6 10', 3,45 10' вг)м', для этилового спирта д=7,29 ° 10', 4,86; 3,64 вт)м', Задача № 1-16. Определить температуру внешней поверхности камеры сгорания жидкостного ракетного двигатепя, охлаждаемой одним из компонентов топлива, если удельное количество тепла, уносимое охладителем, составляет д=-45 ° 104 вт)лго; темяерат))ра внутренней,поверхности камеры 1 =700'С; толщина стенки камеры 6=2 мм; коэффициент теплопрсводности сплава, из которого выполнена камера, должен быть вычислен с учетом зависимости его от температуры по формуле: Л=- =Ло(1+Ыор), где Ло= — 277 вт)л град, 6=0,000193.
О т в е т: 1, =300'С. Задача № 1-17. Температура внутренней поверхности картера двигателя равна 90 С, коэффициент теплопроводности материала каптера Л=69,7 вт/м ° град. Определить количество тегиа, снимаемое с поверхности, и эквивалентный коэффициент теплопроводности стенки, если внутренняя поверхность картера покрыта слоем нагара толькиной 0,5 л~ль коэффициент теплопроводности нагара Ло= 0,1!6 вт/и град, площадь теплоотдающей поверхности картера Р=0,5 мо, средняя толшина его стенки 6=5 мм, температура внешней поверхности картера равна 65'С. Ответ: Я=-2,86 квт; Л„,.=-1,25 вт)м ° град.
Задача № 1-18. Вычислить термическое сопротивление стенки и определить, как изменится количество тепла, снимаемого с поверхности картера в условиях предыдущей задачи, если с внутренней поверхности картера будет удален нагар, а внешняя поверхность вследствие загрязнения покростся слоем масла толщиной 6.„=0,2 мм. Коэффициент теплопроводностп масла равен: Л„=0,139 вт)м град. Ответ: ~~ .= 0,0015 лд град,'вт; Я вЂ”.— 8,6 квт. Задача № 1 — 19.
Плоская стенка толщиной 1, = 4 мм, изготовленная из стали-15 покрьгга двухслойной тепловоз изоляцией, состоящей из слоя асбестового волокна толщиной о, — 10 лгм и слоя стеклянной ваты толщиной оо =- 10 мм. Определить величину термического сопротивления и эквивалентный коэффициент теплопроводности, если температура внутренней поверхности стенки 1, =-. 100"С, а температура внешней поверхности изоляции 1, =- 40'С. В расчете учесть зависимость теплопроводности стеклянной ваты от температуры.
Ответ: "~'„- = 0,265 лгк град,'вт, Л„„= 0,0907 вт~л~ град. Задача № 1-20. Определить эквивалентный коэффициент теплопроводности и термическое сопротивление многослойной плоской стенки, состоящей из 7 дюралевых листов толщиной 6о=1,5 мм, между которыми проложены слои изоляционного материала толщиной 6„,=3 мм с коэффициентом теплопроводности Л„,=0,1!6 вт!и град. Между слоями изоляции и дюралевыми листами, вследствие неточной их пригонки, имеют место воздушные зазоры толщиной 6,=0,5 млс В расчете принять среднюю температуру стенки 1„,=-50 С, коэффициент теплопроводности дюраля Л„= 174 вт/м град.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
