Задачник по термодинамике (555278), страница 38

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 38)

Указанный выше метод обработки измерений, основанный на теорнн ошибок, позволяет использовать результаты эксперимента н в том случае, если несколько термопар (не более трех из десяти) не работают. Прн известном расходе воздуха измерение температуры воздуха на выходе нз рабочего участка трубы !Т (1))) не является обязательным, 414 В том случае, когда неисправна термопара для измерения температуры Т (1!), в программе предусмотрено вычисление температуры Т (1!) по уравнению теплового баланса.

При отсутствии данных о температуре Т (12) ока принимается равной температуре окружающей среды 1Т (12) = = ТАТ1. Помимо пунктов, наименование которых указано в блоках ввода исходных данных и печати результатов (см. программу), иа печать выводится также следующая информация: Р— атмосферное давление, Па; Й вЂ” расход воздуха, кг/с; РЕЕТА — коэффициент трения; А(.ТцŠ— коэффициент теплоотдачи, полученный по падению давления вдоль трубы на основе аналогии Рейнольдса, Вт!(м' К); У вЂ” число условных уравнений; А, В н С вЂ” значения постоянных в уравнении, аппрок.

симирующем распределение температур; 02ЕТАТ вЂ” теоретическое значение коэффициента трения; РР2Т вЂ” теоретическое значение падения давления на рабочем участке трубы, Па; ЯТ!! — количество теплоты, поступающее внутрь трубы путем конвекции (в % от количества теплоты, подводимого путем нагреваняя рабочего участка трубы электрическим током); ЯКЯ! — количество теплоты, теряемое за счет естественной конвекции с внешней поверхности трубы, %; Я!ЛБЙ вЂ” количество теплоты, теряемое эа счет излучения, %; Т2 (1) — опытные значения температур стенки трубы в десяти сечениях, 'С; Т (1) — значения температур стенки трубы, соответствующие аппроксимирующей зависимости, 'С; К вЂ” электрическое сопротивление рабочего участка трубы, Ом;  — внутренний диаметр трубы, м; 1.Т вЂ” длина рабочего участка трубы, м; РЯ вЂ” коэффициент в формуле для расчета скорости воздуха по перепаду давления в трубке Пито; КЯ вЂ” поправочный коэффициент, учитывающий погрешность прн измерении температуры воздуха Т (11) на выходе из рабочего участка; РНП вЂ” атмосферное давление, мм.

рт. ст.; ' ТАТ вЂ” температура окружакхцей среды, 'С; ! [)2 — внешний диаметр трубы,"и; [ЛХ вЂ” шаг по координате (вдоль трубы), м; ИР — степень чернбты внешней поверхности" трубы; ТРЯ вЂ” теинннроводности ..материала- трубы, Вт/(м ' К); ,Т2% — средняя температура стенки' трубы 1среднее значение Т2 (1), 'С[; [ чы Т2 (1) ° 1. (!)[/([.Т) (см. программу); а .БКР = средняя квадратичная -: погрешность, связанйая с заменой опытных значений Т2 (1) значениями Т (1),'С: т $ !4А. Контактный теплообмен" между твердымн тела ми !4.66..Оценить термосопротивлеиие Яо, в вакууме н атмосферном воздухе контакта поверхностей двух пластйн, находящихся под удельной нагрузкой дк =-2,0 МПа прн температуре МЮ 'С.

Материал пластин' сталь ' ЗО [Л = 41,9 Вт/(м К), о, — 480 МПа1; шероховатость поверхностей /7а~ = 30 мкм (! = 1, 2). Р е ш е н и е. Для воздуха Лс = 44,5 ° !О * Вт/(м ° К). В соответеавин с рекомендациями [121. г* = 35 1О ' и. Прнвнй[ма'-неследователькпств расчета: т[ = р„/(За,) = 2/(3 ° 480). = 1,39 1О ', л = 1045 + 56,9 рн — 1,43 р„' = 1045 + 56,9 2— — 1,43 ° 2* = 1160; (14 7) А =(1 — 1,41)го[+О,ЗЧ") '[! +0,5т1г-'(à — т)) 'Х х Хйа;1-'= (! — 1,41 )г 1,39 1О-'+0,3 (1,39 10-')")-' х х[1+О;5 1,39 1О- (3,5.10-о)-'(! — 1,39 10 — а)-'Зх х10-о,2[ т 1 054 (14;8) (14.9) )7к = [4АЛ, Ло ![о.оого/(лгХЛ,) + ВЛ /Хйа.[-г где Ху, =у, + уа, В =- 1,4; [с а [4 1 054,41 9 41 9(1 39!О а)о,ось~|со/(л3,5х х 10-'2 41,9)[ ' =2,57 10-' (м' К)/Бт, )7к „к= [/с„,*я, +ВЛ,/Хйа,[-'= [10а/2,57+'1,4 44,5 Х х10-а/(2 3.10 о)[-' =7,0 10 омо К/Вт.

' В ятом параграфе г — радиус пятна контакта. !4.67. Решить задачу,. 14.66. считая одну пластину выполненной нй А! Оа !л = 17,5 Вт/(м ° К)„оа =- 240 МПа, /7а = 1,9мкм), другую —,из графита. В = 113 Вт/(и К) а'„,=,40 М!1а„ /са =,7,5 мкм!. !4 68. Определить плотность теплового потока проходяще~о в вакууме через .плоскость контакта двух ' тонких. "пластин, находящихся прн средней температуре „зо50*С под удельной нагрузкой.

2,5МГ1а. Разность 'между тиыпературами пдастнн ЛТ„= 1 К. Материалы пластнн — ' сталь !2Х18Н97 !и, = 150 МПа; Х = 23,5 Вт/(м К)! и ВеО !а, = 600 МПа, А = 25,5 Вт)/(и . К)1. Какое значение'"'ЛТ„установится, если' при 4 =- сопз! Удельную нагрузку увеличить в 6 рзз) 14,69. При каком давлении р„на тонкие прослойки из молибдена Ь = 124 Вт/(м ° К); о, =,1800 МПа)-и графита Ь = 76 Втl(м ° К), о„= 40 МПа1 плотность теплового. по'тока между ними в вакууме составляет 7,5 ° 10х Вт/мз прн средней температуре 650- С н равности температур ЛТ„0,5 Ку Найти также термическую проводимость мест фактического контакта пластин при р„= 20 МПа.

!4.70. Для пластин из молибдена (Х = 124 Втl(м К), о, =' 1800 МПа! и, А!зОз 16 = 7,86 Втl(м ° К)! при Т„= = 925 К в вакууме получены экспериментальные значения контактного термического сопротивления: /7„,, Х х Ю' = 7,5; 3,2; 2,7; 2,0 м' ° К/Вт при удельных нагрузках р„*= 0,625; 5;0; !0,0; 20;0 МПз соответственно. Шероховатость поверхностей /!а = 1,0 мкм. Определить. предел прочности для А1,0„из условна наилучшего относительного приближения (',4) экспериментальных результатаа /с„, к соответствующим значениям /(„,р, получаемым по фор.

муле' (14.9) (см. задачу !4.66); для пар металл — твердая керамика следует принимать г=(10...15) 10 ' м. !4.7!. В плоской термоэлектрической батарее перспективно использование электроизоляиионного теплоконтактного перехода между металлической поверхностью и ' покрытием из алупда (А1,О,), илазменно напыляемого на стальную подложку (такое покрытие имеет высокую термостойкость и механическую прочность).' Экспериментально получено; что термосопротивление названного перехода в воздухе с температурой 250 'С /7„= 8 ° Р3 ' мэ ° К/Вт при толщине покрытия 2 10 з м; р„= 2 МПа и шероховатости, металлической поверхности Яа = 1,0 мкм. Вычислить А'„'для вакуума.

Оценить шероховатость пористой структуры паунда н тем' самым показать необходимость дополнительного использования эластичных прокладок или покры- тнй с целью снижения /7„. Принять А = 18,4 Втl(м ° К); о, = 460 МПа для 12Х18Н9Т н А = 18,6 Вт/(м ° К); ое = 2!О МПа для А1»0,. 14,72, В плоской термоэлектрнческой батарее оба электронзоляционных перехода представляют собой плазменно напыленный на коммутацнонные пластины алунд (А1,0») толщиной 2 10-4 и. Покрытие пропитано кремннйорганическим лаком (для улучшения диэлектрических свойств) н контактирует с поверхностями теплопроводов нэ 12Х18Н9Т через герметик У-1-18. Прн этом термосопротнв-' ления переходов, равные 2 10-«н 3 10-«и'К/Вт со сторо ны холодного (Т,„= 323 К) н горячего (Т„„= 523 К) теплопроводов соответственно (как в вакууме, так н в воздухе), вместе составляют 15% от общего термосопротнвления батарея.

Известно, что выражение для абсолютного электрического к.п.д. термоэлектрогенератора имеет вид п,,=т1,,,(! — Т,/Т,), Т, С Т,„, Т„= Т„„, где»),,— величина, в основном завнсящая ог физнческих свойств материалов электродов; Т, и ҄— температуры «горячей» н «холодной» коммутационных пластин.

Во сколько раз уменьшится значение»)«,, в вакууме н воздухе, если алундированная н металлическая поверхности соприкасаются прн удельной нагрузке /»„= 2 МПа без нспользовання лака н герметика н имеют суммарную шероховатость Х/7а, = 3 10-' м. Прннять: о, = 460 МПа и Д = = 15,5; 18,4; 21,5 Вт/(и К) для стали; о, = 210 МПа н Х = 31,4; 18,6; 10,8 Вт/(м К) для А1,0, при Т = 323, 523, 723 К соответственно. 14.73. В батарее, описанной в задаче 14.72, с целью повышения температуростойкостн контакта «горячей» коммутационной пластнны с теплопроаодом вместо кремнийорганического лана возможно использование органоснликатного материала ЭНБ-32.

Как при этом изменится значение т(,, н. какой должна быть температура «горячего» теплопровода Т„, если температуру «горячей» коммутационной пластины поддерживать разной Т„ = 723 К) Экспериментально получено, что термосопротнвленне «горячего» перехода при этом равно. 7,5 10-'м» ° К/Вт в вакууме н 6,1 1О-' и' К/Вт в. воздухе. 14.74.

При использовании сосудов Дюара в криогенной технике в качестве опор для крепления внутреннего сосуда достаточно эффективно применение набора пластнн, выполненных из стали 12Х18Н9Т. Согласно опытным данным ка- 216 жущаяся теплопрааодность набора пластин толщиной 0,1 мм в 30 раз ниже теплопроводности сплошного металла. Оценить шероховатость пластин при удельной нагрузке на них р„= 3 МПа и температуре 20'С. Принять, что для стали о, = 655 МПа; Л = 15,2 Вт/(и К). 14.75. В сосудах для хранения сжиженных газов внут-' ренняя оболочка часто крепится к наружной на стальных подвесках в виде прямых стержней или цепей с овальными звеньями. При удельной нагрузке Р контактное термосопротивленне Й,„между парой звеньев стальной цепи !с диаметром прутка б = (3...12) мм) и термосопротивленне теплопроводности й„одного звена цепи (нз прутка длиной 1) могут быть рассчитаны по формулам: /(',„= 2,08(Е/Р)ц з'Й, где Р = рпйз/2, и /7„= 1/(жр/) соответственно.

Характеристики

Список файлов книги