Сложный Теплообмен
По неизолированному проводу диаметром 170/185 мм, проложенному на открытом воздухе, протекает вода со средней температурой tf 1 = 95 °С, температура окружающего воздуха tf 2 = –18 °С. Определить потерю теплоты с 1 м длины трубопровода и температуры внутренней и внешней поверхности трубопровода, если теплопроводность материала трубы λ = 58,15 Вт/(м·К), коэффициенты теплоотдачи воды стенке трубы и трубы окружающему воздуху соответственно равны α1 = 1395 Вт/(м2·К) и α2 = 13,95 Вт/(м2·К). Указание: так как d1/d2 = 1,03 ≈ 1, то для расчета можно воспользоваться формулами теплопередачи плоской стенки.
Определить плотность теплового потока через стенку, холодная сторона которой оребрена и коэффициент оребрения (F2/F1) равен 13. Толщина стенки δ = 10 мм, теплопроводность стенки λ = 40 Вт/(м·К). Коэффициенты теплоотдачи и температуры горячего и холодного теплоносителей соответственно равны: α1 = 200 Вт/(м2·К); α2 = 10 Вт/(м2·К); Tf 1 = 754 °С; Tf 2 = 15 °С. Коэффициент эффективности ребер η = 0,96. Как изменился бы тепловой поток в отсутствии ребер?
Определить тепловые потери нетеплоизолированного теплообменника, если его длина ℓ=1,5 м, наружный диаметр контура D=0.4 м, днище и крышка – плоские. Корпус омывается теплоносителем с температурой tf = 95 °С. Теплообменник находится в закрытом помещении, температура которого равна t = 25 °С
В холодильной установке необходимо охладить жидкость, расход которой G1 = 275 кг/час от t1'=120 °С до t1" =50 °С. Удельная теплоемкость жидкости С1 = 3,05 кДж/(кг·К). Для охлаждения используется вода с температурой 10 °С. Расход охлаждающей воды G2 = 275 кг/час. Определить площадь поверхности теплообмена при прямотоке и противотоке, если коэффициент теплопередачи К = 1000 Вт/(м2·К). Удельная теплоемкость воды СР2 = 4,19 кДж/(кг·К).
Определить конечные температуры теплоносителей и количество теплоты, передаваемой в единицу времени, в противоточном теплообменном аппарате с площадью поверхности теплообмена F = 300 м2, если первоначальные температуры теплоносителей равны t1' = 80 °С и t2' = 20 °С, водяные эквиваленты W1 = 4,65·105 Вт/К и W2 = 13,95·105 Вт/К, коэффициент теплопередачи К = 3720 Вт/(м2·К).
Из котельной в теплообменник, установленный в гараже, поступает вода с начальной температурой t1' = 110 °С. Температура воды, возвращающаяся в котельную, должна быть не ниже t1" = 70 °С. Расход воды в гараже составляет 0,8 м3 в час. Потребляемая вода поступает в теплообменник при температуре t2' = 10 °С и нагревается до t2" = 65 °С. Определить расход греющей воды, количество теплоты, передаваемой от греющей воды к нагреваемой и площадь поверхности нагрева при прямоточной схеме движения теплоносителя, считая коэффициент теплопередачи К = 1700 Вт/(м2·К).
Воздушный теплообменник набран из стальных трубок круглого сечения внутренним диаметром 10 мм, толщиной стенки 0,5 мм и длиной 1 м. По трубкам протекает нагреваемый воздух со скоростью 30м/с. Температура воздуха на входе в теплообменник равна t2' = 15 °С, а на выходе должна составлять 50 °С. Между трубами противотоком протекает вода, имеющая на входе температуру t1' = 90 °С, а на выходе - t1" = 40 °С. Средняя скорость течения воды равна 0,2 м/с, эквивалентный диаметр пространства между трубками Dэкв =2 см. Секундный расход воздуха равен 10 кг. Определить необходимый секундный расход воды и площадь поверхности теплообмена. Теплопроводность стали λ = 40 ккал/(м·час·К), удельные теплоемкости Ср1 = 1 ккал/(кг·К) и Ср2 = 0,24 ккал/(кг·К).
Паропровод диаметром 200/216 мм покрыт слоем совалитовой изоляции толщиной 120 мм, теплопроводность которой λ2=0,1 Вт/(м·К). Температура пара Tf1 = 300 °С и окружающего воздуха Tf2 = 25 °С. Теплопроводность стенки λ1 = 40 Вт/(м·К). Коэффициенты теплоотдачи наружной и внутренней поверхностей соответственно равны α1 = 100 Вт/(м2·К) и α2 = 8,5 Вт/(м2·К). Определить линейный коэффициент теплоотдачи, линейную плотность теплового потока и температуру в месте соприкосновения паропровода с изоляцией.
Рассчитать коэффициент теплопередачи через обмуровку парогенератора, омываемую изнутри дымовыми газами (α1 = 25 Вт/(м2·К)), а снаружи – воздухом (α2 = 10 Вт/(м2·К)). Обмуровка состоит из двух слоев: огнеупорного кирпича (толщиной δ1 = 400 мм) и красного кирпича (толщиной δ2 = 500 мм). Теплопроводность огнеупорного кирпича λ1 = 1,16 Вт/(м·К), теплопроводность красного кирпича λ2 = 0,58 Вт/(м·К). 9.3. Через стальную стенку толщиной 4 мм передается тепло от горячих газов, имеющих температуру 600 °С, к охлаждающей воде имеющей температуру 80 °С. Известны коэффициенты теплоотдачи со стороны воды αВ = 2000 ккал/(м2·час·К) и со стороны газа αГ = 200 ккал/(м2·час·К). Определить коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока и частные термические сопротивления в процентах. Теплопроводность стали λст = 50 ккал/(м·час·К).
Алюминиевый провод диаметром d = 3 мм покрыт резиновой изоляцией толщиной δ = 1,2 мм. Определить допустимую силу тока для этого провода при условии, что температура внешней поверхности изоляции Tw2 = 45 °С, а максимальная температура на внутренней стороне не должна превышать Tw1 = 65 °С. Теплопроводность резины λ = 0,175 Вт/(м·К). Электрическое сопротивление RВ = 0,00397 Ом/м.