Деева В.И. - Теплообмен в ядерных енергетических установках (1062190), страница 4
Текст из файла (страница 4)
1.9проводов dпр = 0,2 мм, длина проводов l = 0,2 м; температура исследуемой поверхности tп = 500 С,температура монтажного блока tб = 20 С; коэффициент теплопроводности материала исследуемой поверхности п = 20 Вт/(м К), коэффициенттеплопроводноститермопарныхпроводовпр = 20 Вт/(м К).55. Найти площадь поверхности нагрева секционного водоводяного подогревателя мощностью Q = 1500 кВт при условии, чтосредняя температура греющей воды tж1 = 115 С, а средняя температура нагреваемой воды tж2 = 77 С. Поверхность нагрева выполнена из латунных трубок внутренним диаметром d1 = 14 мм и наружным диаметром d2 = 16 мм. На внутренней поверхности имеется слой накипи толщиной н = 0,2 мм. Коэффициент теплоотдачисо стороны греющей воды 1 = 10000 Вт/(м2 К), со стороны нагреваемой воды 2 = 4000 Вт/(м2 К) [11].56.
Вычислить потерю тепла с 1 м неизолированного трубопровода внутренним диаметром d1 = 150 мм и наружным диаметром d2 = 165 мм, проложенного на открытом воздухе, если внутритрубы протекает вода со средней температурой tж1 = 90 С, а температура окружающего воздуха tж2 = – 15 С. Коэффициент теплопроводности материала трубы = 50 Вт/(м К). Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы 1 = 1000 Вт/(м2 К) и от трубы к23окружающему воздуху 2 = 12 Вт/(м2 К). Определить также температуры на внутренней и внешней поверхностях трубы [11].57.
Определить тепловые потери с 1 м трубопровода, рассмотренного в задаче 56, если трубопровод покрыт слоем изоляциитолщиной из = 60 мм. Коэффициент теплопроводности изоляциииз = 0,15 Вт/(м К). Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху 2 = 8 Вт/(м2 К). Все остальные условия остаются такими же, как в задаче 56. Вычислить также температуры на внешней поверхности трубы tс2 и на внешней поверхности изоляции tс3 [11].58. Трубопровод внутренним диаметром d1 = 44 мм и наружнымдиаметром d2 = 51 мм, по которому течет масло, покрыт слоем бетона толщиной 2 = 80 мм. Коэффициент теплопроводности материала трубопровода 1 = 50 Вт/(м К). Средняя температура маслана рассматриваемом участке трубопровода tж1 = 120 С, температура окружающего воздуха tж2 = 20 С.
Коэффициент теплоотдачи отмасла к стенке 1 = 100 Вт/(м2 К) и от поверхности бетона к воздуху 2 = 10 Вт/(м2 К). Определить: а) потери тепла с 1 м оголенноготрубопровода и с 1 м трубопровода, покрытого бетоном; б) коэффициент теплопроводности изоляции, чтобы при любой ее толщине тепловые потери с 1 м изолированной трубы были не больше,чем для оголенного трубопровода [11].59. Как изменится максимально допустимый по условиям охлаждения ток в электрическом проводе диаметром 3 мм, если его покрыть изоляцией толщиной 2 мм с коэффициентом теплопроводности 0,2 Вт/(м К)? Провод охлаждается воздухом с коэффициентомтеплоотдачи 10 Вт/(м2 К).60. Через провод диаметром d = 2 мм пропускают электрическийток.
Провод охлаждается потоком воздуха (tж = 20 С,21 = 20 Вт/(м К)). Определить: а) мощность, выделяемую в единице длины провода, если температура поверхности проводаtс = 90 С; б) температуру поверхности провода, если его покрытьрезиновой изоляцией толщиной = 4 мм, полагая, что тепловыделение в проводе не изменилось, а коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции 2 = 10 Вт/(м2 К).2461.
По трубе внутренним диаметром d1 = 18 мм и наружнымдиаметром d2 = 20 мм движется сухой насыщенный водяной пар.Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду трубунужно изолировать. Целесообразно ли для этого использовать асбест, если коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции к окружающей среде = 8 Вт/(м2 К) [11]?62. Определить критический диаметр d2кр сферической оболочки(внутренний радиус r1, наружный радиус r2), при котором тепловойпоток через оболочку имеет максимальное значение. Коэффициенттеплоотдачи от наружной поверхности оболочки равен 2, коэффициент теплопроводности материала оболочки .Процессы стационарной теплопроводности в телахс внутренним тепловыделением63.
Найти распределение температуры в тонкой пластине толщиной 2 , в которой действуют внутренние источники тепла(qv = const). Заданы постоянные значения температуры поверхностей пластины: при x = – t = tс1, при x = t = tс2.64. Внутри тонкого пластинчатого твэла толщиной 2 = 4 мм(коэффициент теплопроводности материала твэла = 20 Вт/(м К))действуют внутренние источники тепла (qv = 5 108 Вт/м3). Заданыпостоянные значения температуры поверхностей пластиныt( ) = 250 C; t ( ) = 200 C. Определить координату и величинумаксимальной температуры.65. Цилиндрический стержень длиной l и диаметром d из испытуемого материала нагревается электрическим током.
Концыстержня поддерживаются при температуре t0. В опыте измеряютсяток через стержень I, разность потенциалов на концах стержня Uи температура в центре стержня tц. Получить формулу для расчетакоэффициента теплопроводности материала стержня, предполагая,что охлаждением стержня через его боковую поверхность можнопренебречь (метод Кольрауша).66.
В неограниченной пластине толщиной 2 с коэффициентомтеплопроводности действуют внутренние источники тепла мощностью qv. Поверхности пластины при x =охлаждаются жидкостью с температурой tж, коэффициент теплоотдачи на поверхно25стях пластины . Используя -теорему и метод анализа размерностей, найти безразмерные параметры, описывающие распределениеизбыточной температуры t(x) tж в пластине.67. Решить аналогичные задачи для тепловыделяющих элементов в виде неограниченного цилиндра и шара радиусом r0.68. В пластине толщиной = 5 мм действуют равномерно распределенныевнутренниеисточникитепламощностьюqv = 2,7 107 Вт/м3. Коэффициент теплопроводности материала пластины = 25 Вт/(м К). Коэффициенты теплоотдачи от поверхностей пластины к обтекающей их жидкости 1 = 3000 Вт/(м2 К) и22 = 1500 Вт/(м К), а температуры жидкости, соответственно, равны tж1 = 130 C и tж2 = 140 C.
Определить координату x0 и значениемаксимальной температуры в пластине t0, а также температуры поверхностей пластины tс1 и tс2 [11].69. Плоский твэл (толщина 2 , коэффициент теплопроводности) охлаждается с двух сторон потоком жидкости (температура tж,коэффициент теплоотдачи ). Как изменится максимальная температура твэла, если его охлаждать только с одной стороны? В твэледействуют внутренние источники тепла мощностью qv.70. Пластина с внутренним тепловыделением толщиной 0,1 мс одной стороны теплоизолирована, а с другой омывается жидкостью, имеющей температуру tж = 80 C.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности пластины к жидкости = 20 Вт/(м2 К), коэффициент теплопроводности материала пластины = 15 Вт/(м К). Температура омываемой жидкостью поверхности tс1 не должна превышать 120 C. Определить: а) плотность внутренних источников тепла в пластине qv; б) температуру tс2 теплоизолированной поверхности пластины.71. Найти стационарное распределение температуры по радиусудлинного цилиндрического стержневого твэла с внутреннимтепловыделением qv = 5 108 Вт/м3, если на поверхности твэлазадано граничное условие первого рода t(r0) = tс.
Вычислитьтепловую нагрузку поверхности твэла qF и перепад температурывнутри него t = tц – tс (разность температур между центром твэла иего поверхностью). Радиус твэла r0 = 6 мм, коэффициенттеплопроводности = 2 Вт/(м К).2672. В тепловыделяющем элементеядерного реактора вследствие эффектасамоэкранировки тепловыделение распределено неравномерно по сечению(рис. 1.10). Найти изменение перепада qv(x)температур tц tс плоского твэла при замене реального распределения qv(x) постоянным по сечению qv . Для упрощения–принять, что qv(x) описывается параболойqv ( x) qv3 k23x(k 1)2qvqv0x2,Рис. 1.10где k – параметр, характеризующий неравномерность распределения qv и численно равный отношениюмаксимальной плотности тепловыделения к средней по сечению.73. Нихромовый стержень диаметром d = 3 мм, по которомупропускается электрический ток, охлаждается потоком жидкости(tж = 20 C, = 2 104 Вт/(м2 К)).
Определить максимальную величину тока через стержень, если известно, что температура в егоцентре не должна превышать 600 C. Определить температуру поверхности стержня.74. Найти распределение температуры t(r) в цилиндрическойстенке с внутренними источниками тепла (qv = const), если на ееповерхностях заданы постоянные значения температуры t(r1) = tс1,t(r2) = tс2.75. Определить координату максимума температуры rmax/r1 втрубчатом тепловыделяющем элементе, поверхности с радиусамиr1 и r2 которого имеют одинаковую температуру. Расчет провестидля отношения радиусов r2/r1, равного 2 и 10.76. Для условий задачи 75 определить отношение теплового потока с наружной поверхности твэла к тепловому потоку с его внутренней поверхности.77.
Найти распределение температуры t(r) в стенке трубчатоготвэла с внутренними источниками тепла, если: а) внутренняя поверхность твэла (r = r1) имеет постоянную температуру tс1, а внешняя поверхность (r = r2) теплоизолирована; б) внутренняя поверхность твэла теплоизолирована, а внешняя поверхность (r = r2)27имеет постоянную температуру tс2. Сравнить максимальные перепады температур твэла при внутреннем и наружном его охлаждении, если r1/r2 = 0,5.78. Трубка из нержавеющей стали внутренним диаметромd1 = 7,6 мм и наружным d2 = 8 мм нагревается электрическим токомпутем непосредственного включения ее в электрическую цепь. Всетепло, выделяемое в стенке трубки, отводится через внутреннююповерхность трубки.
Вычислить объемную мощность источниковтепла и перепад температур в стенке трубки, если по трубке пропускается ток силой I = 250 А [11].79. На графике (рис. 1.11) да600нораспределение температурыt, Стопливной композиции по радиусукольцевоготвэла500Определить( = 8 Вт/(м К)).плотность внутренних источников тепловыделения qv.40080. Тепловыделяющий элеr, мммент ядерного реактора представляет собой длинный стер681012жень из металлического уранаРис. 1.11(диаметрурановогоблока= 0 + t,d = 16 мм,коэффициенттеплопроводности1,56 10 2 Вт/(м К2)), покрытый защитной0 = 25,5 Вт/(м К),оболочкой из алюминиевого сплава.
Толщина оболочкиоб = 1,0 мм, коэффициент теплопроводностиоб = 140 Вт/(м К). Встержне действуют внутренние источники тепла. Выделенное тепло отводится к потоку воды с температурой tж = 50 C. Коэффициент теплоотдачи к воде = 2 104 Вт/(м2 К). Определить мощностьвнутренних источников тепла qv, при которой максимальная температура твэла не превзойдет величину tц = 500 C. Вычислить распределение температур в твэле по его радиусу при найденном значении мощности внутренних источников тепла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
