1 Теплопроводность и теплопередача в стационарном режиме
Задача 1.1 (Авчухов) Стена из силикатного кирпича толщиной 250 мм имеет с одной стороны температуру -30°С, а с другой - температуру +20°C. Найти плотность теплового потока через стену и глубину ее промерзания до температуры 0°С, считая коэффициент теплопроводности материала стены постоянным.
Дано
δ=250 мм=0,25 м;
t1=-30° C;
t2=+20° C;
λ=0,82 Вт/(м·К) табл. 1
Найти:
q-?; x(0° C) -?.
Ответ: плотность теплового потока через стену: q=164 Вт/м2
Глубина промерзания стены до температуры 0° C , отсчитываемая от холодной поверхности х= 150 мм
Скачать решение задачи 1.1 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.3 (Авчухов) Плоскую поверхность с температурой 400°С надо изолировать пеношамотом так, чтобы потери теплоты не превышали 450 Вт/м2 при температуре на внешней поверхности изоляции 43°С. Найти толщину слоя изоляции.
Дано:
t1=400 °C— температура внутренней поверхности стенки
t2=43 °C— температура внешней поверхности стенки
λ=0,29 Вт/(м⋅К)— теплопроводность пеношамота (табл. 1)
q=450 Вт/м2— заданная плотность теплового потока
δ— искомая толщина стенки
Ответ: минимальная необходимая толщина слоя теплоизоляции составляет δ=0,23 м или 230 мм.
Скачать решение задачи 1.3 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.4 (Авчухов) Оконная рама состоит из двух слоев стекла толщиной по 5 мм каждый (0,745 Вт/мК). Между стеклами находится слой сухого неподвижного воздуха толщиной 6 мм со средней температурой 0°С (0,0244 Вт/м·К). Площадь поверхности окна 4,5 м2. Определить потерю теплоты теплопроводностью через окно, если разность температур на внешних поверхностях стекол 25 °С.
Дано:
t1-t2=25 °C— разность температур на поверхностях стекол
F=4,5 м2— площадь окна
Параметры стекол:
δст=5 мм=0,005 м — толщина
λст=0,745 Вт/(м⋅К)— теплопроводность
Параметры воздушной прослойки:
δвозд=6 мм=0,006 м — толщина
λвозд=0,0244 Вт/(м⋅К)— теплопроводность
Ответ: потеря теплоты теплопроводностью через окно составляет 434 Вт.
Скачать решение задачи 1.4 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.5 (Авчухов) Стальная труба диаметром 45х2,5 мм покрывается снаружи и внутри слоем эмали толщиной по 0,5 мм [λэм= 1,05 Вт/(м·К)]. Во сколько раз увеличится термическое сопротивление стенки после эмалирования? Расчет сделать по формулам для плоской стенки.
Дано:
Параметры стальной стенки:
толщина δст=0,0025 м
теплопроводность λст=45 Вт/(м⋅К) табл. 1
Параметры эмалевого покрытия:
толщина слоя δэм=0,0005 м (с каждой стороны)
теплопроводность λэм=1,05 Вт/(м⋅К)
Ответ: термическое сопротивление стенки после нанесения эмалевого покрытия увеличится в 18 раз.
Скачать решение задачи 1.5 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.6 (Авчухов) Сосуд, наполненный жидким газом, имеет на наружной поверхности температуру -190 °С. Он покрывается слоем шлаковаты толщиной 250 мм. Температура воздуха в помещении 20 °С. Какой тепловой поток пройдет через 1 м2 изоляции, если пренебречь термическим сопротивлением теплоотдачи со стороны воздуха?
Дано:
Температуры:
tнаруж=20 °C(температура воздуха)
tвнутр=-190 °C(температура поверхности сосуда)
Разность температур: Δt=210 К
Толщина изоляции:
δ=250 мм=0,25 м
Теплопроводность шлаковаты: λ=0,16 Вт/(м⋅К) по табл. 1
Ответ: тепловой поток через 1 м² изоляции составляет 134 Вт/м².
Скачать решение задачи 1.6 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.7 (Авчухов) Печь изнутри выложена динасовым кирпичом, за которым следует слой красного кирпича толщиной 250 мм и, наконец, снаружи - слой силикатного кирпича толщиной 60 мм. На внутренней поверхности печи температура 1150°С, на наружной 60 °С. Какова должна быть толщина слоя динасового кирпича, чтобы температура красного кирпича не превышала 820 °С? Найти температуру на внутренней поверхности слоя силикатного кирпича. Построить график
Дано
Для динасового кирпича: λ1=0,35 Вт/(м·К),δ1 -?,
Для красного кирпича: λ2=0,76 Вт/(м·К),δ2=0,25 м,
Для силикатного кирпича: λ3=0,82 Вт/(м·К),δ3=0,06 м.
Температуры: t1=1150° C,t2=820° C, t4=60° C.
Найти: t3 -?; q-?; δ1 -?.
Ответ: температура на границе красного и силикатного кирпича: t3=198° C , плотность теплового потока через многослойную стенку: 1890Вт/м2. Требуемая толщина динасового кирпича: 61 мм
Скачать решение задачи 1.7 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.8 (Авчухов) Стенка опытной установки покрыта снаружи изоляционным слоем толщиной 260 мм. Она обогревается изнутри так, что на наружной поверхности изоляции поддерживается температура 35 °С. Для изучения тепловых потерь в изоляцию на глубину 50 мм от наружной поверхности заделана термопара, которая показала 70°С. Определить температуру на поверхности контакта стенки и изоляции.
Дано:
Толщина изоляции: δ=260 мм=0,26 м
Температура наружной поверхности: tнар=35 °C
Температура на глубине x=50 мм=0,05 м : tx=70 °C
Требуется найти: температуру внутренней поверхности tвн
Ответ: температура на внутренней поверхности изоляции (на контакте со стенкой) составляет 217 °C.
Скачать решение задачи 1.8 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.9 (Авчухов) Найти эквивалентный коэффициент теплопроводности (в поперечном направлении) для плоского конденсатора, который собран из z листов алюминиевой фольги толщиной 0,02 мм и z листов изоляционной бумаги, имеющей теплопроводность λб=0,18 Вт/(м·К) и толщину листа 0,05 мм.
Дано:
Параметры алюминиевых листов:
толщина δа=0,02 мм=0,00002 м
теплопроводность λа=204 Вт/(м⋅К)
Параметры бумажных листов:
толщина δб=0,05 мм=0,00005 м
теплопроводность λб=0,18 Вт/(м⋅К)
Количество слоёв:
zлистов алюминия
zлистов бумаги
Ответ: эквивалентный коэффициент теплопроводности в поперечном направлении равен 0,25 Вт/(м·К).
Скачать решение задачи 1.9 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.10 (Авчухов) Для проведения испытаний смонтирована сборка из пяти стальных листов толщиной 0,5 мм каждый. Между листами проложены прокладки изоляционной бумаги толщиной по 0,05 мм и теплопроводностью λб=0,116 Вт/(м*К). Найти эквивалентную теплопроводность λэкв сборки (в поперечном направлении). Как изменится λэкв, если учесть, что между слоями имеются воздушные зазоры толщиной 0,001 мм (температура воздуха 20°С 0,0259 Вт/м*К)? Сделать график.
Дано:
Конструкция: 5 стальных листов и 4 бумажных прокладки
Параметры стали:
толщина δст=0,5 мм=0,0005 м
теплопроводность λст=45 Вт/(м⋅К) табл. 1.
Параметры бумаги:
толщина δб=0,05 мм=0,00005 м
теплопроводность λб=0,116 Вт/(м⋅К)
Параметры воздушных зазоров:
толщина δв=0,001 мм=1⋅10(-6) м
теплопроводность λв=0,0259 Вт/(м⋅К) по табл. 2
Ответ: без воздушных зазоров: λэкв=1,5 Вт/(м⋅К)
С воздушными зазорами: λэкв=1,30 Вт/(м⋅К) (снижение на 15%)
Скачать решение задачи 1.10 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.11 (Авчухов) Нагреватель и холодильник имеют соответственно температуры 200 и 0°С. Между их поверхностями зажат диск диаметром 150 мм и толщиной 25 мм, сквозь который проходит тепловой поток 60 Вт. Между поверхностями нагревателя, диска и холодильника имеются воздушные зазоры толщиной 0,1 мм. Пренебрегая лучистым теплообменом и потерями теплоты, найти теплопроводность материала диска с учетом и без учета воздушных зазоров. Теплопроводность воздуха в зазорах определить по температурам нагревателя и холодильника. Построить график
Дано:
Температуры:
t1=200 °C(нагреватель)
t2=0 °C(холодильник)
Перепад температур: Δt=200 К
Тепловой поток: Q=60 Вт
Параметры диска:
Диаметр: D=150 мм=0,15 м
Площадь: F=π⋅(0,075)2=0,017671 м2
Толщина: δд=25 мм=0,025 м
Параметры воздушных зазоров:
Толщина каждого: δв=0,1 мм=0,0001 м
Теплопроводность:
Горячий зазор: λг=0,0393 Вт/(м⋅К)
Холодный зазор: λх=0,0244 Вт/(м⋅К)
Ответ: с учётом воздушных зазоров: λд=0,479 Вт/(м⋅К), без учёта воздушных зазоров: λд=0,425 Вт/(м⋅К)
Скачать решение задачи 1.11 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.12 (Авчухов) Стенка холодильной камеры сделана из пробковой плиты толщиной 100 мм и обшита с обеих сторон сосновыми досками толщиной 15 мм каждая. На внешних поверхностях досок температуры соответственно: +20 и -12 °С. Определить потери теплоты через 1 м2 поверхности стенки и температуры на обеих поверхностях пробковой плиты. Где в пробковой плите располагается изотермическая поверхность t= 0°С. Построить график.
Дано:
Теплопроводности материалов табл. 1:
сосна: λс=0,151 Вт/(м⋅К)
пробка: λп=0,047 Вт/(м⋅К)
Геометрические параметры:
площадь: F=1 м 2
толщина сосновых досок: δ(с1)=δ(с2)=15 мм=0,015 м
толщина пробки: δп=100 мм=0,1 м
Температуры:
внешняя горячая поверхность: t1=+20 °C
внешняя холодная поверхность: t2=-12 °C
Ответ: потери теплоты через 1 м2: 13,75 Вт
Температура на горячей поверхности пробки: 18,64 °C
Температура на холодной поверхности пробки: -10,64 °C
Изотерма 0 °C находится в пробке на расстоянии 63,7 мм от горячей поверхности.
Скачать решение задачи 1.12 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.13 (Авчухов) К медному стержню диаметром 20 мм и длиной 200 мм с одного конца через торец подводится теплота. Другой конец охлаждается потоком воды, которая при расходе 0,0167 кг/с нагревается от стержня на 2 °С. Найти перепад температур между концами стержня, приняв, что через боковую поверхность стержня тепловые потери отсутствуют.
Дано:
Теплопроводность меди: λ=384 Вт/(м⋅К)
Диаметр стержня: d=20 мм=0,02 м
Длина стержня: L=200 мм=0,2 м
Расход воды: G=0,0167 кг/с
Повышение температуры воды: Δt=2°C
Ответ: перепад температур между концами стержня составляет 232°C.
Скачать решение задачи 1.13 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.14 (Авчухов) Алюминиевый брусок 204 Вт/м·К квадратного сечения длиной 180 мм зажат торцами между нагревателем и холодильником, температуры которых соответственно 400 и 10°С. Найти термическое сопротивление и сторону квадратного сечения бруска, если по бруску передается тепло вой поток 176,8 Вт, а тепловые потери с боковой поверхности бруска отсутствуют.
Дано:
Теплопроводность алюминия: λ=204 Вт/(м⋅К) табл. 1
Длина бруска: L=180 мм=0,18 м
Температура нагревателя: t1=400°C
Температура холодильника: t2=10°C
Тепловой поток: Q=176,8 Вт
Потери с боковой поверхности: отсутствуют
Ответ: термическое сопротивление: 0,0008823 м2⋅К/Вт , сторона квадратного сечения: a=20 мм
Скачать решение задачи 1.14 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.15 (Авчухов) Рассчитать толщину слоя изоляции, имеющего на поверхности температуру соответственно 600 и 40 °С, если допустимые тепловые потери 366 Вт/м2, а теплопроводность материала изоляции λt= (0,11+0,000065t) Вт/(м·К). Найти температуры в слое изоляции через каждые 50 мм его толщины и построить температурный график.
Дано:
Температура горячей поверхности: t1=600°C
Температура холодной поверхности: t2=40°C
Допустимый тепловой поток: q=366 Вт/м2
Теплопроводность изоляции: λ(t)=0,11-0,000065t Вт/(м⋅К)
Ответ: требуемая толщина изоляции: δ=0,2 м
Температурный профиль:
x=0 мм = 600°C
x=50 мм = 474°C
x=100 мм = 340°C
x=150 мм = 196°C
Скачать решение задачи 1.15 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.16 (Авчухов) Слой изоляции толщиной 0,09 м имеет на поверхностях температуры 570 и 30 °С. Найти плотность теплового потока через этот слой, если его теплопроводность, Вт/(м·К), λt = 0,12(1+0,00123t). Найти температуры в слое через 30 мм по его толщине для двух случаев: а) λt= f(t); б) λ=const, определен по средней температуре слоя. Построить графики распределения температур в слое.
Дано:
Толщина слоя: δ=0,09 м
Температура горячей поверхности: t1=570°C
Температура холодной поверхности: t2=30°C
Теплопроводность: λ(t)=0,12(1,+000123t)=0,12+0,0001476t Вт/(м⋅К)
Ответ: плотность теплового потока: q=986 Вт/м2
Распределение температуры (λ= f(t)):
x=0 мм = 570°C
x=30 мм = 417°C
x=60 мм = 241°C
x=90 мм = 30°C
Распределение температуры (λ= const):
x=0 мм = 570°C
x=30 мм = 390°C
x=60 мм = 210°C
x=90 мм = 30°C
Скачать решение задачи 1.16 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.17 (Авчухов) Паропровод с внешним диаметром 80 мм и температурой на наружной поверхности 180 °С покрывается слоем минеральной ваты толщиной 50 мм 0,052 Вт/м·К. Найти суточную потерю теплоты паропроводом длиной 30 м, если температура на наружной поверхности изоляции 32 °С.
Дано:
Внешний диаметр паропровода: d1=80 мм=0,08 м
Температура внутренней поверхности: t1=180°C
Толщина изоляции: δ=50 мм=0,05 м
Коэффициент теплопроводности изоляции: λ=0,052 Вт/(м⋅К)
Температура наружной поверхности: t2=32°C
Длина паропровода: L=30 м
Ответ: суточные потери теплоты паропроводом составляют 154,4 МДж.
Скачать решение задачи 1.17 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.18 (Авчухов) Паропровод с наружным диаметром 100 мм покрыт слоем изоляции толщиной 80 мм и теплопроводностью, Вт/(м·К), λt=(0,14+0,00016t). На поверхностях слоя температуры 170 и 30 °С. Найти потери теплоты через изоляцию, если длина паропровода 15 м.
Дано
Наружный диаметр паропровода, равный внутреннему диаметру изоляции: d1=100 мм=0,1 м.
Толщина изоляции: δ=80 мм=0,08 м.
Наружный диаметр изоляции: d2=d1+2δ=0,1+2·0,08=0,26 м.
Температуры поверхностей: t1=170° C, t2=30° C.
Зависимость теплопроводности от температуры: λ(t)=0,14+0,00016t Вт/(м·К).
Длина паропровода: L=15 м.
Найти: Q-?.
Ответ: тепловые потери через изоляцию паропровода составляют: 2153 Вт
Скачать решение задачи 1.18 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.19 (Авчухов) Кварцевая трубка диаметром 2,7x1мм и длиной 100 мм заполнена жидкостью. Вдоль трубки по центру расположена платиновая нить диаметром 0,1 мм, нагреваемая электрическим током. Измерения показали: температура нити 221 °С, на внешней поверхности трубки 206°С, тепловой поток от нагретой нити через слой жидкости 2,5 Вт. Найти теплопроводность и среднюю температуру жидкости в трубке. Теплопроводность кварца принять 1,58 Вт/(м·К).
Дано
Диаметр платиновой нити: d1=0,1 мм=0,0001 м.
Внутренний диаметр кварцевой трубки: d2=1 мм=0,001 м.
Наружный диаметр кварцевой трубки: d3=2,7 мм=0,0027 м.
Длина трубки: L=100 мм=0,1 м.
Тепловой поток: Q=2,5 Вт.
Температура платиновой нити: t1=221° C.
Температура наружной поверхности кварцевой трубки: t3=206° C.
Теплопроводность кварца: λкв=1,58 Вт/(м·К).
Найти: λж - Ответ коэффициент теплопроводности жидкости: λж=0,668 Вт/(м·К)
Средняя температура жидкости: tср=215° C
Ответ коэффициент теплопроводности жидкости: λж=0,668 Вт/(м·К)
Средняя температура жидкости: tср=215° C
Скачать решение задачи 1.19 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.20 (Авчухов) Рассчитать допустимую силу тока по алюминиевому проводу 204 Вт/м·К, покрытому резиновой изоляцией 0,16 Вт/м·К толщиной 1 мм, при условии, что снаружи на изоляции температура 50°С, а на внутренней поверхности не более 70 °С. Диаметр провода 2 мм, удельное электросопротивление алюминия равно 3,28·10-8 Ом·м.
Дано:
Диаметр провода: d1=2 мм=0,002 м
Толщина изоляции: δ=1 мм=0,001 м
Наружный диаметр изоляции: d2=0,004 м
Теплопроводность изоляции: λиз=0,16 Вт/(м⋅К)
Температура наружной поверхности: t2=50°C
Температура провода: t1=70°C
Удельное сопротивление алюминия: ρ=3,28⋅10-8 Ом⋅м
Теплопроводность алюминия: λал=204 Вт/(м⋅К)
Ответ: допустимая сила тока для данного провода составляет 52,7 А
Скачать решение задачи 1.20 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.21 (Авчухов) Трубу покрывают двумя слоями изоляции из разных материалов, но одинаковой толщины. Первый слой, лежащий на трубе, имеет коэффициент теплопроводности в 3 раза больше, чем второй. Наружный диаметр неизолированной трубы в 6 раз больше толщины одного слоя изоляции. В какую сторону и во сколько раз изменятся тепловые потери с 1 м длины трубопровода, если слои изоляции поменять местами?
Дано:
Толщина одного слоя: δ
Диаметры:
d1=6δ (неизолированная труба)
d2=8δ (после первого слоя)
d3=10δ (после второго слоя)
Теплопроводности:
Первый слой: λ1=3λ
Второй слой: λ2=λ
Ответ: при перестановке слоев тепловые потери уменьшатся до 88,1% от исходных значений, то есть уменьшатся в 1,135 раза.
Скачать решение задачи 1.21 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.22 (Авчухов) Труба диаметром 60х3 мм и длиной 5 м покрыта слоем пробковой плиты толщиной 30 мм и сверху еще слоем совелита толщиной 40 мм. На стенке трубы снаружи температура -110°С, а на наружной поверхности совелита +10°C. Определить потерю холода за сутки. Сколько будет потеряно холода, если слои поменять местами? Значения температур и толщин слоев сохранить.
Дано
Диаметр трубы: d1=60 мм=0,06 м.
Толщина пробки: δп=30 мм=0,03 м.
Теплопроводность пробки: λп=0,047 Вт/(м·К).
Толщина совелита: δс=40 мм=0,04 м.
Теплопроводность совелита: λс=0,09 Вт/(м·К).
Температуры: t1=-110° C, t3=+10° C.
Длина трубы: L=5 м.
Ответ Пробка внутри, совелит снаружи: Q1=184,6 Вт , W1=15,95 МДж за сутки . Совелит внутри, пробка снаружи: Q2=203,0 Вт , W2=17,54 МДж за сутки
Скачать решение задачи 1.22 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.23 (Авчухов) Стальной паропровод диаметром 150х5 мм имеет на внутренней поверхности температуру 300 °С. Его надо покрыть двумя слоями изоляции, причем температура наружной поверхности изоляции должна превышать 50 °С. Для изоляции предлагаются: слой А толщиной 20 мм и теплопроводностью λА=0,037 Вт/(м·К) и слой Б толщиной 40 мм и теплопроводностью λБ=0,14 Вт/(м·К). В какой последовательности надо расположить эти слои на паропроводе, чтобы полу¬чить минимальные тепловые потери?
Дано:
Параметры паропровода:
Внутренний диаметр: d1=140 мм=0,14 м
Наружный диаметр: d2=150 мм=0,15 м
Температуры:
Внутренняя поверхность: t1=300°C
Наружная поверхность: t3=50°C
Разность температур: Δt=250 К
Слои изоляции:
Слой А: толщина 20 мм , λA=0,037 Вт/(м⋅К)
Слой Б: толщина 40 мм , λБ=0,14 Вт/(м⋅К)
Расчет диаметров после изоляции:
Вариант 1 (А внутри, Б снаружи):
После слоя А: d3=0,19 м
После слоя Б: d4=0,27 м
Вариант 2 (Б внутри, А снаружи):
После слоя Б: d3=0,23 м
После слоя А: d4=0,27 м
Ответ: при расположении слоя А внутри (вариант 1): ql1=176,5 Вт/м
При расположении слоя Б внутри (вариант 2): ql2=213,4 Вт/м
Оптимальная последовательность слоев (с минимальными потерями):
- Слой А (0,037 Вт/(м·К)) толщиной 20 мм непосредственно на паропроводе
- Слой Б (0,14 Вт/(м·К)) толщиной 40 мм поверх слоя А
При таком расположении тепловые потери составляют 176,5 Вт/м, что на 17% меньше, чем при обратном расположении слоев.
Скачать решение задачи 1.23 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.24 (Авчухов) Электронагреватель мощностью 1,7 кВт находится внутри фарфоровых труб, диаметр которых 20х3 мм, а общая длина 7 м. На внутренней поверхности труб температура 140 °С. Трубы опущены в раствор, температура кипения которого 130 °С. Будет ли происходить кипение раствора на поверхности труб?
Дано:
Мощность нагревателя: Q=1700 Вт
Коэффициент теплопроводности фарфора: λ=1,04 Вт/(м⋅К)
Геометрические параметры:
Наружный диаметр: d2=0,02 м
Внутренний диаметр: d1=0,014 м
Длина: l=7 м
Температуры:
Внутренняя поверхность: t1=140°C
Температура кипения: tкип=130°C
Ответ: кипение раствора на поверхности труб не произойдет, так как температура наружной поверхности (126,74°C) ниже температуры кипения раствора (130°C). Система работает в режиме без кипения, что обеспечивает безопасную эксплуатацию нагревателя.
Скачать решение задачи 1.24 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.25 (Авчухов) По стеклянному трубопроводу диаметром 56х3 мм после тепловой обработки движется молоко со скоростью 0,5 м/с. Теплоемкость молока 3,84 кДж/(кг·К), плотность 1030 кг/м3. На внутренней поверхности трубы температура 74,5 °С. Определить температуру на наружной поверхности трубы, если на каждые 10 м длины трубопровода температура молока снижается на 1 °С.
Дано:
Теплопроводность стекла: λ=0,745 Вт/(м⋅К)
Геометрические параметры:
Наружный диаметр: d2=0,056 м
Внутренний диаметр: d1=0,05 м
Длина участка: l=10 м
Параметры молока:
Скорость: v=0,5 м/с
Теплоемкость: c=3840 Дж/(кг⋅К)
Плотность: ρ=1030 кг/м3
Температурные условия:
Температура внутренней поверхности: t1=74,5°C
Снижение температуры молока: Δtмолока=1°Cна 10 м
Ответ: температура на наружной поверхности стеклянной трубы составляет 65,1°C.
Скачать решение задачи 1.25 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.26 (Авчухов) Бетонные трубы, имеющие диаметр 150х25 мм, надо проложить в грунте. Температура грунта на внешней поверхности трубы может снизиться до -1,82°С. Жидкость в трубах замерзает при температуре -0,5°С. Можно ли прокладывать трубы без теплоизоляции, если линейная плотность теплового потока через стенку трубы равна 21,7 Вт/м?
Дано:
Линейная плотность теплового потока: ql=21,7 Вт/м
Теплопроводность бетона по табл. 1: λ=1,28 Вт/(м⋅К)
Температура грунта: t2=-1,82°C
Диаметры трубы:
Наружный: d2=0,15 м
Внутренний: d1=0,1 м
Ответ: температура внутренней поверхности: t1=-0,72°C
Температура на внутренней поверхности трубы (-0,72°C) ниже температуры замерзания жидкости (-0,5°C). Следовательно, прокладка труб без теплоизоляции недопустима, так как это приведет к замерзанию жидкости внутри трубопровода.
Скачать решение задачи 1.26 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.27 (Авчухов) Корпус аппарата шаровой формы выполнен из титана и имеет наружный диаметр 1 м и толщину стенки 100 мм. Он покрыт изнутри пенопластом толщиной 8 см. Найти температуры на поверхностях слоя пенопласта, если температурный перепад на двухслойной стенке 120 °С, тепловой поток проходит внутрь аппарата. Снаружи на титановой стенке температура 5°С.
Дано:
Геометрические параметры:
Наружный диаметр титанового корпуса: dнтит=1 м
Толщина титановой стенки: δтит=0,1 м
Внутренний диаметр титана: dвтит=0,8 м
Толщина пенопласта: δпен=0,08 м
Внутренний диаметр пенопласта: dвпен=0,64 м
Теплопроводности по табл. 1:
Титан: λтит=15 Вт/(м⋅К)
Пенопласт: λпен=0,05 Вт/(м⋅К)
Температурные условия:
Температура наружной поверхности титана: tнар\тит=5°C
Общий температурный перепад: Δtобщ=120°C
Ответ: температура на наружной поверхности пенопласта (стык с титаном): 4,68°C. Температура на внутренней поверхности пенопласта:
Скачать решение задачи 1.27 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.28 (Авчухов) Стенка теплообменника из стали толщиной 5 мм покрыта снаружи изоляцией из шлаковаты толщиной 50 мм. В теплообменнике - жидкость с температурой 100 ºС, а температура наружного воздуха 10 °С Коэффициенты теплоотдачи: со стороны жидкости α1= 240 Вт, (м2·К), со стороны воздуха α2=10 Вт/(м2·К). Найти температуры на поверхностях стенки и изоляции и проанализировать влияние технических сопротивлений теплопроводности и теплоотдачи на потери теплоты.
Дано:
Теплопроводности и толщины слоев:
Сталь: λст=50 Вт/(м⋅К), δст=0,005 м
Изоляция: λиз=0,16 Вт/(м⋅К), δиз=0,05 м
Коэффициенты теплоотдачи:
Внутренний: α1=240 Вт/(м2⋅К)
Внешний: α2=10 Вт/(м 2⋅К)
Температуры сред:
Жидкость 1: tж1=100°C
Жидкость 2: tж2=10°C
Ответ: внутренняя поверхность стали: 99,10°C, наружная поверхность стали: 99,08°C, наружная поверхность изоляции: 31,59°C
Скачать решение задачи 1.28 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.29 (Авчухов) Найти толщину слоя шлаковаты, которым надо изолировать плоскую стенку от окружающей среды, чтобы уменьшить потери теплоты в 2 раза по сравнению с неизолированной стенкой. Температура наружной поверхности стенки после наложения изоляции не изменилась. Коэффициент теплоотдачи в окружающую среду принять в обоих случаях 16 Вт/(м2·К)
Дано:
Цель: уменьшить теплопотери в 2 раза
Коэффициент теплоотдачи: α=16 Вт/(м2⋅К)
Теплопроводность шлаковаты табл. 1: λ=0,16 Вт/(м⋅К)
Толщина изоляции: δ(искать)
Температура наружной поверхности: tпостоянная
Ответ: толщина слоя шлаковаты должна составлять 0,01 м
Скачать решение задачи 1.29 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.30 (Авчухов) Определить коэффициент теплопередачи в теплообменнике, выполненном из стальных труб диаметром 320х5 мм, для случаев:
а) чистая поверхность труб; б) па поверхностях труб ржавчина толщиной 0.5 мм и слой накипи толщиной 2 мм. Коэффициент теплоотдачи с одной стороны стенки α1= 7000 Вт/(м2·К), а с другой α2= 10000 Вт/(м2·К). Решить задачу по формулам для плоской стенки.
Дано:
Теплопроводности материалов табл. 1:
Сталь: λст=45 Вт/(м⋅К)
Ржавчина: λрж=1,15 Вт/(м⋅К)
Накипь: λн=1,75 Вт/(м⋅К)
Толщины слоев:
Стальная стенка: δст=0,005 м
Слой ржавчины: δрж=0,0005 м
Слой накипи: δн=0,002 м
Коэффициенты теплоотдачи:
α1=7000 Вт/(м2⋅К)
α2=10000 Вт/(м2⋅К)
Ответ: для чистой поверхности: kа=2825 Вт/(м2⋅К) для поверхности с отложениями: kб=518 Вт/(м2⋅К)
Скачать решение задачи 1.30 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.31 (Авчухов) Металлический корпус аппарата, имеет на плоской наружной поверхности температуру 500 °С. Корпус снаружи покрывается, сначала слоем диатомового кирпича толщиной 125 мм, а потом новоасбозуритом. Рассчитать толщину слоя новоасбозурита, необходимую для того, чтобы на наружной поверхности этого слоя температура не превышала 45 °С. Температура воздуха в помещении, где находится аппарат, 25 °С, а коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха α2=13 Вт/(м2·К). Найти температуру на поверхности контакта между новоасбозуритом и кирпичом.
Дано
Наружная (внутренняя граница изоляции) температура корпуса (граница с первым слоем): tc1=500° C
Теплопроводность диатомового кирпича табл. 1: λ1=0,25 Вт/(м·К)
Толщина слоя кирпича: δ1=125 мм=0,125 м
Теплопроводность новоасбозурита табл. 1: λ2=0,175 Вт/(м·К)
Температура наружной поверхности изоляции: tc3=45° C
Температура воздуха в помещении (окружающая среда со стороны теплоотдачи): tв2=25° C
Коэффициент теплоотдачи к воздуху: α2=13 Вт/(м2·К)
Найти: δ2 -? tc2 -?
Ответ tc2=370° C , δ2=0,219 м
Скачать решение задачи 1.31 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.32 (Авчухов) В теплообменнике - стальные трубы с толщиной стенки 8мм. На поверхностях труб ржавчина толщиной 2 мм и отложение накипи толщиной 3 мм. Если считать, что коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон стенки трубы очень велики, чему будет равен наибольший возможный коэффициент теплопередачи?
Дано:
Параметры слоев стенки:
Сталь:
Толщина: δст=0,008 м
Теплопроводность: λст=45 Вт/(м⋅К)
Ржавчина:
Толщина: δр=0,002 м
Теплопроводность: λр=1,15 Вт/(м⋅К)
Накипь:
Толщина: δн=0,003 м
Теплопроводность: λн=1,75 Вт/(м⋅К)
Ответ: максимальный коэффициент теплопередачи составляет 275,4 Вт/(м2⋅К)
Скачать решение задачи 1.32 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.33 (Авчухов) В паровом подогревателе на стальных трубках с толщиной стенки 4 мм конденсируется водяной пар давлением 476 кПа. Внутри труб греется вода при средней температуре 30 °С. Коэффициенты теплоотдачи: для пара α1= 13000 Вт/(м2·К), для воды α2=3500 Вт/(м2·К). На поверхностях трубок с одной стороны слой накипи толщиной 2 мм, с другой - слой ржавчины толщиной 1 мм. Найти температуры на поверхностях всех слоев и построить температурный график.
Задача 1.34 (Авчухов) По данным задачи 1.33 найти температуры на поверхностях всех слоев, если вместо воды греется воздух с коэффициентом теплоотдачи α2= 50 Вт/(м2*К). Остальные условия - без изменений. Построить температурный график и сравнить его с графиком предыдущей задачи.
Ответ: Нагрев воды t1=146,45° C, t2=106,27° C, t3=96,01° C, t4=43,20° C.
Нагрев воздуха t1=149,59°C, t2=144,91°C, t3=143,72°C, t4=137,57°C.
Скачать решение задачи 1.33+1.34 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.35 (Авчухов) В газоводяном охладителе коэффициент теплоотдачи со стороны газа α1=58, со стороны воды α2=580 Вт/(м2·К). В выпарной аппарате со стороны греющего пара α1=11000 Вт/(м2·К), а со стороны кипящего раствора α2=2800 Вт/(м2·К). В обоих теплообменниках стальные трубы с толщиной стенки 3 мм покрываются с одной стороны слоем накипи толщиной 2 мм. Как изменится в этих аппаратах коэффициент теплопередачи по сравнению с чистыми трубами? Расчет сделать по формулам для плоской стенки.
Дано
Толщина стальной стенки: δст=0,003 м.
Теплопроводность стали: λст=45 Вт/(м·К).
Толщина слоя накипи: δн=0,002 м.
Теплопроводность накипи: λн=1,75 Вт/(м·К).
Ответ газоводяной охладитель: снижение коэффициента теплопередачи в 1,06 раза. Выпарной аппарат: снижение коэффициента теплопередачи в 3,22 раза
Скачать решение задачи 1.35 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.36 (Авчухов) Как изменится коэффициент теплопередачи, если заменить стальные трубы диаметром 38х2,5 мм на медные такого же размера для следующих теплообменников: а) для воздушно-парового калорифера, в котором коэффициенты теплоотдачи α1=11000 и α2=40 Вт/(м2·К); б) для выпарного аппарата, где коэффициенты тепле отдачи α1=11000 и α2=2300 Вт/(м2·К)? Расчет произвести по формулам для плоской стенки.
Дано:
Параметры трубы:
Наружный диаметр: 38 мм
Толщина стенки: δ=0,0025 м
Теплопроводности материалов табл. 1:
Сталь: λст=45 Вт/(м⋅К)
Медь: λм=384 Вт/(м⋅К)
Условия теплообмена:
Случай а (воздушно-паровой калорифер):
α1=11000 Вт/(м2·К)
α2=40 Вт/(м2·К)
Случай б (выпарной аппарат):
α1=11000 Вт/(м2·К)
α2=2300 Вт/(м2·К)
Вывод: В воздушно-паровом калорифере замена стали на медь практически не влияет на коэффициент теплопередачи, так как основным ограничивающим фактором является низкая теплоотдача от воздуха (α2=40 Вт/(м2·К)). В выпарном аппарате, где теплоотдача со стороны жидкости (α2=2300 Вт/(м2·К)) сопоставима с сопротивлением стенки, замена на медь дает заметное улучшение теплопередачи, увеличение на 9 %.
Скачать решение задачи 1.36 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.39 (Авчухов) По чугунному трубопроводу диаметром 60х3,5 мм движется с температурой 325 °С. Коэффициент теплоотдачи от пара к трубе α1= 110 Вт/(м2·К); Окружающий наружный воздух имеет температуру 20 °С Найти тепловые потери: а) если трубопровод не изолирован и охлаждается воздухом с коэффициентом теплоотдачи α2= 25 Вт (м2·К); б) если трубопровод изолирован слоем пеношамота толщиной 70 мм, а α2 равен 15 Вт/(м2·К).
Дано:
Параметры трубы:
Наружный диаметр: d2=0,06 м
Толщина стенки: δст=0,0035 м
Внутренний диаметр: d1=0,053 м
Теплопроводности табл. 1:
Чугун: λ1=90 Вт/(м⋅К)
Пеношамот: λ2=0,29 Вт/(м⋅К)
Температуры:
Температура пара: tж1=325°C
Температура воздуха: tж2=20°C
Разность температур: Δt=305°C
Коэффициенты теплоотдачи:
Внутри: α1=110 Вт/(м2·К)
Снаружи (неизолир.): α2=25 Вт/(м2·К)
Снаружи (изолир.): α2=15 Вт/(м2·К)
Параметры изоляции:
Толщина: δиз=0,07 м
Наружный диаметр с изоляцией: d3=0,20 м
Ответ: а) Тепловые потери неизолированного трубопровода составляют 1142 Вт/м. б) Тепловые потери трубопровода с изоляцией из пеношамота составляют 371 Вт/м.
Скачать решение задачи 1.39 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.40 (Авчухов) В установке для тепловой переработки нефти по титановой трубе диаметром 118х4 мм движутся нефтепродукты, со средней температурой 350 °С. Снаружи труба греется газом, имеющим температуру 1400 °С. Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях снаружи и внутри трубы равны соответственно α1=100 и α2=300 Вт/(м2·К). Найти линейный коэффициент теплопередачи, линейную плотность теплового потока через стенку трубы, температуры на поверхностях: а) для чистой стенки, б) при условии, что на внутренней поверхности появился слой пористых отложений, пропитанных нефтепродуктами, толщиной 5 мм.
Дано
Наружный диаметр трубы: dнар=118 мм=0,118 м.
Толщина металлической стенки: δст=4 мм=0,004 м.
Внутренний диаметр трубы:
dвн=dнар -2δст=118-2·4=110 мм,
Теплопроводность титана: λст=15 Вт/(м·К).
Температура горячего газа: tж1=1400° C.
Температура нефтепродукта: tж2=350° C.
Коэффициент теплоотдачи от газа к наружной поверхности трубы: α1=100 Вт/(м2·К). Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности к нефтепродукту: α2=300 Вт/(м2·К).
Ответ а) чистая стенка линейный коэффициент теплопередачи: 26,76 Вт/(м·К). Температура наружной поверхности трубы: tc1=642ºС, температура внутренней поверхности трубы: tc2=621,1ºС,
б) При наличии слоя отложений kl,отл=5,26 Вт/(м·К).
Температура наружной поверхности трубы: tc1=1251ºС, Температура на границе металла и отложений tc2=1246,9ºС, температура на границе металла и отложений tc3=408,6ºС
Скачать решение задачи 1.40 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.41 (Авчухов) Для уменьшения потерь теплоты от паропровода диаметром 10х1 мм предлагаются изоляционные материалы: асбест и стекловата. Какой материал целесообразнее принять в качестве изоляции, если от поверхности изоляции к окружающей среде коэффициент теплоотдачи α2=10 Вт/(м2·К)?
Дано:
Параметры паропровода:
Диаметр: 10×1 мм
Наружный диаметр: d2=0,01 м
Материалы изоляции:
Асбест: λ1=0,151 Вт/(м⋅К)
Стекловата: λ2=0,047 Вт/(м⋅К)
Коэффициент теплоотдачи:
α2=10 Вт/(м2·К)
Ответ: рекомендуется использовать стекловату в качестве изоляционного материала, так как:
-её критический диаметр меньше диаметра трубы
- гарантировано снижение тепловых потерь с момента нанесения первого слоя изоляции
- применение асбеста не рекомендуется из-за превышения критического диаметра над диаметром трубы, что приведет к увеличению теплопотерь при начальном нанесении изоляции
Скачать решение задачи 1.41 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.42 (Авчухов) Найти потери теплоты от чугунного паропровода диаметром 100х8 мм, по которому течет пар с температурой 200 °С. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке α1= 100 Вт/(м2·К). Температура наружного воздуха 20 °С, а коэффициент теплоотдачи к воздуху α2= 15 Вт/(м2·К). Каковы будут потери теплоты, если паропровод покрыть слоем бетона толщиной 40 мм, а коэффициент теплоотдачи к воздуху оставить прежним? Дать объяснение результатов.
Дано:
Параметры трубы:
Наружный диаметр: d2=0,100 м
Внутренний диаметр: d1=0,084 м
Толщина стенки: 8 мм
Теплопроводность чугуна: λ1=90 Вт/(м⋅К)
Температуры:
Пара: tж1=200°C
Воздуха: tж2=20°C
Температурный напор: Δt=180°C
Коэффициенты теплоотдачи:
Внутренний: α1=100 Вт/(м2·К)
Внешний: α2=15 Вт/(м2·К)
Параметры бетонной изоляции:
Толщина: δиз=0,040 м
Наружный диаметр с изоляцией: d3=0,180 м
Теплопроводность: λ2=1,28 Вт/(м⋅К)
Ответ: без изоляции: ql1=718,8 Вт/м, с изоляцией ql2=785,4 Вт/м
Увеличение наружного диаметра приводит к росту площади теплоотдачи
Внешнее термическое сопротивление снизилось с R2=0,212 м⋅К/Вт до R2=0,118 м⋅К/Вт
Термическое сопротивление бетонного слоя Rиз=0,073 м⋅К/Вт оказалось недостаточным
Результат: суммарное термическое сопротивление уменьшилось, теплопотери возросли
Скачать решение задачи 1.43 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.43 (Авчухов) Паропровод из титана диаметром 57х3,5 мм и длиной 50 м имеет на внутренней поверхности температуру 160 °С. Он покрыт слоем вермикулита толщиной 60 мм с температурой 40 °С на наружной поверхности слоя. Найти суточную потерю теплоты паропроводом. Проверить пригодность материала изоляции для уменьшения тепловых потерь, приняв коэффициент теплоотдачи от изоляции к окружающему воздуху равным α2=20 Вт/(м2·К).
Задача 1.44 (Авчухов) По условию задачи изолированная вермикулитом титановая труба покрывается внутри слоем накипи толщиной 1 мм. Найти суточную потерю теплоты паропроводом и сравнить с ответом предыдущей задачи. Температурный перепад оставить без изменений.
Дано:
Параметры трубы:
Наружный диаметр: d2=0,057 м
Внутренний диаметр: d1=0,050 м
Толщина стенки: 3,5 мм
Длина: L=50 м
Материал трубы:
Титан табл. 1: λ1=15 Вт/(м⋅К)
Температуры:
Внутренняя поверхность: tc1=160°C
Наружная поверхность изоляции: tc2=40°C
Параметры изоляции:
Вермикулит табл. 1: λ2=0,328 Вт/(м⋅К)
Толщина: δиз=0,060 м
Наружный диаметр с изоляцией: d3=0,177 м
Коэффициент теплоотдачи: α2=20 Вт/(м 2⋅К)
Ответ: суточные теплопотери паропровода с учетом накипи составляют 929,5 МДж , что на 11,0 МДж (или 1,2%) меньше, чем без накипи
Скачать решение задачи 1.43+1.44 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.46 (Авчухов) В цех из котельной подают горячую воду по стальной трубе диаметром 58х3,5 мм со скоростью 1,2 м/с. Вода входит в трубу температурой 90 °С и имеет средний коэффициент теплоотдачи α1=2000 Вт/(м2·К). К наружному воздуху с температурой 2 °С теплота от трубы переходит с коэффициентом теплоотдачи α2=35 Вт/(м2·К). Какую теплопроводность должна иметь изоляция на трубе, чтобы при ее толщине 21 мм падение температуры воды от котельной до цеха, между которыми расстояние 120 м, не превышало 2 ºС?
Дано Наружный диаметр стальной трубы: d2=58 мм=0,058 м.
Толщина стенки трубы: δст=3,5 мм=0,0035 м.
Внутренний диаметр трубы:
d1=d2-2δст=58-2·3,5=51 мм,
Толщина слоя изоляции: δиз=21 мм=0,021 м.
Наружный диаметр изоляции: d3=d2+2δиз=0,058+2·0,021=0,100 м.
Теплопроводность стали: λст=45 Вт/(м·К).
Скорость движения воды: w=1,2 м/с.
Температура воды на входе: tвх=90° C.
Допустимое снижение температуры воды: Δtв=2° C.
Температура воды на выходе: tвых=90-2=88° C.
Ответ Требуемая теплопроводность изоляции должна удовлетворять условию: 0,201 Вт/(м·К). Критический диаметр изоляции: dкр=11,5 мм
Так как dкр <d2, выбранный слой изоляции эффективно уменьшает тепловые потери трубопровода.
Скачать решение задачи 1.46 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.47 (Авчухов) Оголенный электропровод диаметром 2 мм имеет на поверхности температуру 90 °С и коэффициент теплоотдачи α=22 Вт/(м2·К) к свободному потоку воздуха в помещении, температура которого равна 18 °С. Когда провод покрыли резиновой изоляцией толщиной 3 мм, коэффициент теплоотдачи уменьшился в 2 раза. Какая температура будет теперь на поверхности провода, если сила тока не изменилась?
Дано:
Параметры оголенного провода:
Диаметр: d1=0,002 м
Температура поверхности: tc1=90°C
Температура воздуха: tвозд=18°C
Коэффициент теплоотдачи: α1=22 Вт/(м 2⋅К)
Параметры изоляции:
Толщина слоя: δ=0,003 м
Наружный диаметр: d2=0,008 м
Теплопроводность: λ=0,16 Вт/(м⋅К)
Новый коэффициент теплоотдачи: α2=11 Вт/(м2·К)
Ответ: температура поверхности провода после нанесения изоляции составит 68°C). Изоляция провода привела к снижению температуры его поверхности с 90°C до 68°C, что обусловлено увеличением термического сопротивления системы и соответствующим уменьшением теплоотдачи в окружающую среду.
Скачать решение задачи 1.47 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.48 (Авчухов) Варочный котел сферической формы с наружным диаметром 1200 мм сделан из нержавеющей стали. Толщина стенки котла 10 мм. Внутри находится жидкость с температурой 140 °С; снаружи котел покрыт слоем асбеста толщиной 60 мм. В цехе температура воздуха 29 °С. Коэффициент теплоотдачи внутри и снаружи котла α1=600 и α2=18 Вт/(м2·К) соответственно. После включения вентиляции в цехе температура воздуха снизилась до 23 °С, а коэффициент теплоотдачи α2от наружной поверхности котла увеличился в 1,6 раза. На сколько процентов возросли потери теплоты от котла?
Дано Наружный диаметр стального котла: d2=1200 мм=1,20 м.
Толщина стенки котла: δст=10 мм=0,010 м.
Внутренний диаметр котла: d1=d2-2δст=1,20-2·0,010=1,18 м.
Толщина слоя асбестовой изоляции: δиз=60 мм=0,060 м.
Наружный диаметр изоляции: d3=d2+2δиз=1,20+2·0,060=1,32 м.
Теплопроводность стали табл. 1: λ1=18 Вт/(м·К).
Теплопроводность асбестовой изоляции: λ2=0,151 Вт/(м·К).
Температура жидкости внутри котла: t(ж 1)=140° C.
Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке: α1=600 Вт/(м2·К).
Состояние 1 (до включения вентиляции)
Температура воздуха в цехе: tж2(1)=29° C.
Коэффициент теплоотдачи снаружи: α2(1)=18 Вт/(м2·К).
Состояние 2 (после включения вентиляции)
Температура воздуха в цехе: tж2(2)=23° C.
Коэффициент теплоотдачи снаружи:
Ответ: потери теплоты от сферического котла после включения вентиляции увеличились на ΔQ=10%.
Скачать решение задачи 1.48 (Авчухов) (цена 80р)
Задача 1.49 (Авчухов) Стальной трубопровод диаметром 200х8 мм проложен на открытом воздухе, температура которого равна -17°С. Внутри трубы движется вода со средней температурой 93 °С, а коэффициент теплоотдачи от воды к трубе α1= 820 Вт/(м2·К). Определить потерю теплоты трубопроводом, если его длина 23 м, а коэффициент теплоотдачи от трубы к окружающему воздуху α2=9 Вт/(м2·К).
Задача 1.50 (Авчухов) По условию задачи 1.49 вычислить тепловые потери, если трубопровод покрывается слоем битума толщиной 50 мм и теплопроводностью λ=0,1 Вт/(м·К), а коэффициент теплоотдачи к окружающему воздуху уменьшился до α2=7 Вт/(м2·К). Определить температуры на внешней и внутренней поверхностях изоляции.
Дано
Диаметр трубы: dнар=200 мм=0,200 м.
Толщина стенки трубы: δст=8 мм=0,008 м.
Внутренний диаметр трубы:
d1=dнар -2δст=200-2·8=184 мм,
Длина трубопровода: L=23 м.
Температура воды: t1=93° C.
Температура окружающего воздуха: t2=-17° C.
Коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней поверхности трубы: α1=820 Вт/(м2·К).
Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубы к воздуху: α2=9 Вт/(м2·К).
Теплопроводность стали: λст=45 Вт/(м·К).
Ответ: тепловые потери трубопровода с битумной изоляцией составляют: Qнов =3165 Вт. Температура на границе стальной трубы и изоляции: tст2=92,7° C . Температура на наружной поверхности изоляции: tиз2=3,9°C.
Скачать решение задачи 1.49+1.50 (Авчухов) (цена 80р)
