Запитання для самоконтролю і повторення

1. Теплообмін. Види теплообміну.

2. Теплопровідність. Основний закон теплопровідності. Напишітъ, як визначається тепловий потік для плоскої та циліндричної одно- та багатошарової стінки.

3. Конвекція. Види конвекції. Основний закон тепловіддачі.

4. Коефіцєнт тепловіддачі. Його розмірність та фізичний сенс.

5. Основні критерії подібності. Їхнє значення.

6. Критеріальне рівняння для різних видів конвективного теплообміну.

7. Що називається теплопередачею? 3 яких процесів перенесення теплота складається теплопередача?

8. Теплообмін випромінюванням. Основні закони теплового випромінювання.

9. Захисна дія екранів від випромінювання.

Прикладн розв'язування задач

Задача 1

Плоска сталева стінка товщиною δ=30 мм з коефіцієнтом теплопровідності λ=50 Вт/(м*К) з одного боку покрита шаром накипу товщиною δ_н=3мм з коефіцієном теплопровідності λ_н=2,3 Вт/(м*К), а з іншого боку - шаром сажі товщиною δ_с=1,5 мм з коефіцієнтом теплопровідності λс=0,08 Вт/(м*К). Температура зовнішньої поверхні сажі t_c=600°С, накипу t_н=120°С. Визначити питомий тепловий потік q через стінку, температури поверхонь контакту сталі з накипом та сажею. У скільки разіі збільшиться тепловий потік через стінку, якщо прибрати сажу та накип?

Дано: δ=3*10^-2 м; λ=50 Вт/(мК) δ_H=3*10^-3 м; λ_H=2,3 Вт/(м*К) δс=1,5*10^-3 м; λс=0,08 Вт/(м*К); t_С=600°С; t_Н=120°С.

Визначити q-? q`/q-? t_1, t₂-?

Розв'язання

Тепловий потік на 1 м³ поверхні плоскої стінки: .

Термічний опір R складається з трьох доданків:

(м³*К)/Вт.

Тоді Вт/м².

Температура поверхні контакту стінки та сажі:

°С

Температура поверхні контакту стінки та накипу:

°С

або

°С.

Після видалення шару накипу та сажі термічний опір дорівнюватиме:

(м³*К)/Вт.

Питомий тепловий потік

,

збільшується в

разів.

Задича 2

Циліндричний сталевий паропровід з внутріннім діаметром d₁=60 мм та зовнішнім d₂=80 мм покритий шаром теплової ізоляції товшиною δ_і=50 мм; коефіцієнт теплопровідності сгалі λ=50 Вт/(м•К), ізоляції λ_і=0,08 Вт/(м•К). Температура внутрішньої поверхні t₁=170°С, зовнішньої t₂=20°С. Визначити добову витрату теплоти з 1 м довжини трубопроводу.

Дано: d₁=0.06 м; d₂=0.08 м; δ_i=0,05 м; λ=50 Вт/(м*К); λ_i=0,08 Вт/(м*К); t₁=170°С; t₂=20°С; τ=86400 с.

Визначити Q-?

Розв'язання

Витрати теплоти з 1 м довжини паропроводу:

,

де R- термічний опір двохшарової циліндричної стінки

,

де

d₃=d₂+2δ_i=0.08+20.05=0.18 м;

(м*К)/Вт;

Дж/м.

Задача 3

По сталевій трубі, що має внутрішній діаметр d=190 мм, тече вода з середньою температурою t_в=120°С та швидкістю w=^:2,5 м/с. Температура внутрішньої поверхні труби t_c=40°С. Визначити коефіцєнт тепловіддачі від води до труби та тепловий потік на 1 м довжини труби.

Дано: d=0.19 м; t_B=120°С; t_C=2.5 м/с; w=2.5 м/с.

Визначити α-? q₁-?

Розв'язання

Для визначення режиму течії води розрахуемо число Рейнольдса:

- турбулентна течія,

(значення v=0,25*10^-6 м²/с знаходимо з таблиці 2 додатка при t_в=1200С).

Для турбулентного режиму течії критеріальне рівняння має вигляд:

(значения Рr та Рr_с знаходимо з таблиці 2 при t_в= 120°С та t_с=40°С).

,

Вт/(м²*К).

(значения λ-з таблиці 2 при t_в = 120°С).

Тепловий потік на 1 м довжини труби

Вт/м.

Задача 4

Вертикально розміщена труба довжиною L =10 м має зовнішній діаметр d=200 мм та температуру t_c=45°С. Температура оточуючого повітря t_п=15°С, тиск р=0,1 МПа. Визначити добову витрату теплоти за рахунок конвективної тепловіддачі трубою в навколишнє середовище.

Дано: L =10 м; d=0,2 мм; t_c=45°С; t_п=15°С; р=0,1 МПа; τ=86400 с.

Визначити Q-?