Раздел VI Теплопередача
Задача VI.1. Определить коэффициент теплопроводности сухого воздуха при атмосферном давлении и температуре 80°С, если его удельная теплоемкость при постоянном давлении равна ср = 0,244 ккал/(кг-град) и динамическая вязкость м = 0,021 спз.
Скачать решение задачи VI.1 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.2. Определить теплопроводность жидкого гептана при температуре 20°С.
Скачать решение задачи VI.2 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.3. Стенки печи построены из огнеупорного и строительного кирпича с коэффициентами теплопроводности логн = 0,45 Дж/(м-сек-град) и лстр = 0,35 Дж/(м-сек-град). Толщина кладки составляет соответственно 120 и 200 мм.
Определить потери в окружающую среду, а также температуру на границе обоих слоев, если температура внутренней стенки печи составляет 1200°С, а наружной стенки 150°С (рис. VI-1).
Рис. VI-I. Изменение температуры по толщине стенки (к задачи VI. 3).
Скачать решение задачи VI.3 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.4. Внутренняя стенка печи толщиной 120 мм выложена из огнеупорного кирпича, наружная стенка печи толщиной 160 мм - из обычного кирпича. Режим работы печи стационарен. Температура внутренней стенки печи равна 700°С, наружной 140°С. Для уменьшения потерь тепла наружная поверхность была покрыта теплоизоляционным слоем из окиси магния (Лиз = 0,085 Дж/(м-сек-град)) толщиной 50 мм. После этого температура внутренней поверхности печи стала tВН = 721°С, на границе огнеупорная кладка - кирпич tг = 660° С, на границе кирпич - теплоизоляция tз = 490° С, а на наружной поверхности tн = 95° С. Определить потери тепла печью в обоих случаях (рис. VI-2).
Рис. V1-2. Изменение температуры по толщине стенки (к задачи VI-4).
Скачать решение задачи VI.4 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.5. Определить потери тепла на погонный метр стального трубопровода внутренним диаметром dвн = 25 мм, изолированного слоем диатомита толщиной 3 см, и распределение температур в этом слое.
Известно, что толщина стенки трубопровода б = 1,5 мм; теплопроводность стали л1 = 39 ккал/(м-сек-град) теплопроводность слоя изоляции л2 = 0,04 + 3*10^5 Дж/(м-сек-град); температура внутренней стенки трубопровода tВн = 520° С, наружной поверхности теплоизоляции tН = 70°С (рис. V1-3).
Рис. V1-3 - Распределение температуры в слое теплоизоляции (к задачи VI.5)
Скачать решение задачи VI.5 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.6. Определить время, необходимое для достижения температуры 250°С в центре свинцовой пластины толщиной 5 см. Пластина нагревается с обеих сторон, причем температура поверхностей поддерживается постоянной и равной 280° С. Удельная теплоемкость металла с=0,032 ккал/(кг-град), плотность р = 11400 кг/м3, теплопроводность л = 30 ккал/(м-сек-град). Начальная температура пластины составляла 20° С.
Скачать решение задачи VI.6 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.7. Распределение температур в плоской стенке толщиной 0,3 м, согласно опытным данным, приближенно описывается уравнением
t = 32 – 18z – 90z^2
Определить: 1) количество тепла (тепловой поток), поступающего к поверхности стенки и покидающего стенку в единицу времени; 2) тепло, аккумулируемое стенкой в единицу времени, и 3) изменение температуры во времени.
Дано: плотность материала стенки р = 1800 кг/м3, коэффициент его теплопроводности л=1,4 Вт/(м-град), удельная теплоемкость с= 1600 Дж/(кг-град) и площадь стенки F = 4 м2.
Скачать решение задачи VI.7 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.8. Определить коэффициент теплоотдачи при протекании 60,6 кг/ч воды по трубопроводу внутренним диаметров d= 14мм и длиной L = 0,7 м. Средняя температура воды tcp = 20°С, температура стенки 60° С.
Скачать решение задачи VI.8 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.9. Определить коэффициент теплоотдачи при протекании воды через охлаждающую рубашку цилиндрического реактора. Наружный диаметр реактора d1 = 1000 мм; внутренний диаметр рубашки d2 = 1100 мм; средняя температура воды tcp = 20° С, температура стенки реактора tcm = 60°С, высота реактора L = 1000 мм; расход охлаждающей воды G = 5 т/ч.
Скачать решение задачи VI.9 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.10. Определить коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на поверхности трубы длиной Н = 2 м, образующей с горизонтальной поверхностью угол b = 60°. Температура стенки tст = 210° С; температура пара t = 220° С.
Скачать решение задачи VI.10 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.11. Определить коэффициент теплопередачи при охлаждении сухого воздуха водой в скруббере с насадкой. Дано: температура воды t' = 15°С; начальная температура воздуха tн = 80° С, конечная tК = 25°С; расход воздуха Gг=12000 кг/ч; расход воды Gж = 8000 кг/ч; диаметр скруббера D = 1,4 м; удельная поверхность насадки g= 65 м2/м3; свободный объем насадки е = 0,68.
Скачать решение задачи VI.11 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.12. Определить коэффициент теплопередачи при кипении 40%-ного раствора NаОН внутри стальной трубы диаметром d=57/50 мм и длиной L = 2,5 м при давлении р = 18350 Н/м2 и температуре tк = 85° С. Для нагревания используется насыщенный водяной пар при t= 111,7°С.
Скачать решение задачи VI.12 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.13. Определить наружную температуру и потери тепла стенкой печи толщиной б = 0,4 м. Температура газов в печи tг = 800°С, температура окружающего воздуха tВ = 20°С, коэффициент теплоотдачи печных газов ат = 30 Вт/(м2-град), средняя теплопроводность стенки л = 1,8 Вт/(м-град), коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающей среде ав = 8 Вт/ (м2 • град).
Скачать решение задачи VI.13 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.14. Температура стенки tcm = 278° С в задачае VI.13 слишком высока. Для ее снижения на поверхность трубы может быть нанесен дополнительный теплоизоляционный слой диатомита [лкз = 0,12вт/(м-град)] или улучшена теплоотдача от наружной поверхности трубы путем обдува стенки воздухом. Определить толщину слоя диатомита или скорость воздуха, необходимые для того, чтобы наружная температура стенки не превышала 120°С.
Скачать решение задачи VI.14 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI. 15. Определить количество тепла, которое теряется через стенку печи толщиной б = 0,25 м, если известно, что теплопроводность стенки зависит от температуры и изменяется по уравнению л = 0,6(1 + 0,8*10-3t) вт/м2-град Температура газов в печи tТ = 850° С; температура окружающего воздуха ^В = 40°С. Коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке и от стенки к воздуху соответственно составляют: аг = 18 Вт/(м2-град) и ав = 9 Вт/(м2-град). Поверхность стенок печи F = 60 м2.
Скачать решение задачи VI.15 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.16. Определить количество тепла, которое поступает в холодильную камеру, построенную из красного кирпича [толщина бк = 0,2 м, теплопроводность лк = 0,7 вт/(м-град)] и изолированную с наружной стороны слоем пробки толщиной 0,1 м [теплопроводность сухой пробки л = 0,07, влажной пробки л2 = 0,15, а промерзшей пробки л3 = 0,35 вт/(м-град)]. Температура внутри камеры tвн = -34° С, а снаружи tК = 28° С. Коэффициент теплоотдачи внутри и снаружи составляет соответственно авн = 5 Вт/(м2- град); ан = 9 Вт/(м2-град). .Точка росы, соответствующая влажности наружного воздуха, tР = 12° С. Определить также распределение температур внутри стенки.
Скачать решение задачи VI.16 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.17. Через проложенный на эстакаде стальной трубопровод длиной 20 м, наружным диаметром 26 мм и внутренним диаметром 21 мм циркулирует расплавленный свинец (температура свинца 400°С, расход 0=18000 г/ч). Трубопровод изолирован асбестовым волокном л1 = 0,11 вт/(м-град). Коэффициент теплоотдачи от расплавленного металла авн = 2000 Вт/(м2-град), а от трубопровода к воздуху (конвекцией и излучением) ан = 15 Вт/(м2-град) теплопроводность стали лс = 45 Вт/(м-град); удельная теплоемкость свинца с = 0,0375 ккал/(кг-град)', температура окружающей среды 20° С. Определить толщину тепловой изоляции, необходимой для того, чтобы свинец не охладился более чем на 5° С.
Скачать решение задачи VI.17 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.18. Определить распределение температур и количество тепла, отдаваемого стальным стержнем (рис. VI-7) цилиндрического сечения, окруженного газом при температуре tГ = 20°С и коэффициенте теплоотдачи а = 9 Вт/(м2-град). Температура /о наружного торца стержня поддерживается постоянной и равной 200° С, а внутренний торец имеет идеальную тепловую изоляцию. Длина стержня L = 0,2 м, диаметр d = 0,01 м, теплопроводность л = 25 Вт/(м-град).
Рис. VI-7 - Схема расчета распределения температуры в металлическом стержне (к задачи VI. 18).
Скачать решение задачи VI.18 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.19. В газопроводе установлена термопара (рис. VI-8), показывающая температуру 400° С. Определить истинную температуру газа tг, если термопара вставлена в металлический чехол, проходящий через стенку трубопровода. Диаметр чехла и = 0,008 м, длина L = 0,15 м, толщина стенки чехла б= 0,002 м; теплопроводность л = 45 вт/(м-ч); коэффициент теплоотдачи газа а = 8 вт/(м2-град)\ температура стенки трубопровода t0 = 100° С.
Рис. V1-8. Схема установки термопары (к задачи VI. 19).
Скачать решение задачи VI.19 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.20. Определить тепловые потери за счет конвекции и излучения для паропровода с наружным диаметром d = 0,2 м. Температура насыщенного пара tП = 280°С, температура окружающей среды tВ = 25°С; степень черноты-материала трубопровода е = 0,8.
Скачать решение задачи VI.20 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.21. Определить потери тепла на 1 м горизонтального паропровода диаметром 60/52,5 мм. Паропровод покрыт слоем изоляции толщиной 40мм [лиз = 0,8вт/(м-град)]. Температура насыщенного пара tи = 220° С, температура окружающей среды tВ = 20° С; степень черноты изоляции е = 0,8.
Скачать решение задачи VI.21 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.22. Определить, во сколько раз уменьшатся тепловые потери в условиях задачи VI. 20, если экранировать паропровод. Диаметр экрана d = 0,3 м, степень его черноты е' = 0,5. Для уменьшения тепловых потерь и ограничения конвекционных токов воздуха пространство между экраном и паропроводом делается замкнутым.
Скачать решение задачи VI.22 (задача ПАХТ) (цена 70р)
Задача VI.23. Определить максимальную величину тока, который можно пропускать через нихромовую проволоку диаметром d = 0,2 мм с тем, чтобы ее температура не превышала 800° С. Температура окружающей среды tВ = 20°С; удельное электрическое сопротивление проволоки р = 1,16 ом-мм2/м; степень черноты проволоки е = 0,85.
Скачать решение задачи VI.23 (задача ПАХТ) (цена 70р)