Розв'язання

Тепловий потік між стінками без екрану:

,

де

,

Вт/м².

Якщо між тілами розміщено екрани, то

,

Вт/м².

Задачи для самостійного розв'язування

Задача 1

Передача теплоти у котлі від димових газів до води відбувається через сталеву стінку, покриту шаром сажі Товщина стінки δст=20 мм, λ_ст=50 Вт/(м*К), шару сажі-δ_с=2мм, λ_с=0,08 Вт/(м*К). Температура димових газів t₁=900°С, води t₂=170⁰С, коефіцієнт теплопередачі від газів до стінки α₁= 50 Вт/(м^2*К), від стінки до води α₂= 5000 Вт/(м²*К). Визначити коефіцієнт теплопередачі, питомий тепловий потік, температура на всіх поверхнях. Зобразити схематично характер змінення температури у теплоносіях, на поверхнях стінки та сажі.

Задача 2

По сталевій трубі що має внутрішні та зовнішні діаметри d₁= 100мм та d₂=110 мм, коефіцієнт теплопровідності λ₁=40 Вт/(м*К), тече газ із середньою температурою t_г=750°С. Коефіцієнт тепловідачі від газу до стінки α₁=50 Вт/(м2*К). Ззовні труба охолоджується водою з середньою температурою t_в=80°С. Коефіцєнт тепловіддачі від стінки до води α₂=3500 Вт/(м2*К). Визначити коефіцієнт теплопередачі від газу до води, тепловий потік на 1 м довжини труби, та температури на поверхнях труби; температуру зовшшньої поверхні труби, якщо вона покрита шаром сажі товщиною δ = 2 мм, з коефіцієнтом теплопровідності λ₂=0,08 Вт/(м*К).

Задача 3

По горизонтально розташованій сталевій трубі (λ=40 Вт/(м*К)) зі швидкістю w=3,8 м/с тече вода, яка має температуру t_в=150°С. Ззовні труба охолоджується оточуючим повітрям (t₁=18°С, Р=0,1 МПа). Визначити коефіцієнти тепловіддачі α₁ та α₂, відповідно, від води до стінки труби та від стінки до повітря, коефіцієнт теплопередачі k та тепловий потік q, віднесений до 1 м довжини труби, якщо внутрішній діаметр труби d₁=150 мм, а зовнішній d₂=170 мм. При визначенні α₂ прийняти температуру зовнішньої поверхні труби t₂ = t_в=150°С.

Задача 4

Повітря з середньою температурою t_в=140°С та тиском Р_в=0, 1 МПа рухаеться зішвидюстю w=10 м/с по трубіяка маєдааметр d=200 мм. Температура внутршнъоіповерхт стінкитруби t_сті=100°С. Визначити добову втрату теплота за рахунок конвективноітепловщдачітрубою довжиною 5 м.

Задача 5

Визначити сумарну втрату теплоти за одну годину за рахунок конвективної тепловіддачі та випромінювання з 1 погонного метра горизонтально розташованого паропроводу діаметром d=160 мм, якщо температура зовшшньої поверхні труби t₁=180°С, температура повітря у приміщенні t₂=20⁰С, коефіцієнт чорноти поверхні паропроводу ε=0,8. Вважати, що площа поверхні приміщення в багато разів більша, ніж площа поверхні паропроводу.

Задача 6

Обчислити коефіцієнт тепловіддачі від пари, що конденсується на поверхні вертикальної трубки, та кількість конденсату за таких умов: температура стінки t_c = 50°С, тиск пари р= 0,2 МПа, висота трубки h=2 м, зовнішній діаметр d=20 мм. Як зміниться середній коефійієнт тепловіддачі α, якщо за тих же умов трубку розмістити горизонтально?

Задача 7

Визначити температуру екрана, поставленого між двох, великих розмірів плоскопаралельних пластин, які мають ступінь чорноти ε₁=ε₂=0.9, температури t₁=300°С та t₂=20°С, якщо ступінь чорноти екрану ε_е = 0.1. Знайти зменшення теплового потоку між пластинами при наявності екрану.

Задача 8.

Який ступінь чорноти повинен мати екран, щоб при установці його між паралелъними пластинами з коефіцієнтом чорноти ε₁=ε₂=0.9 тепловий потік випромінювання зменшився у 33 рази? Чому за цього випадку дорівнює температура екрана, якщо температура пластин t₁ = 300° С та t₂ = 20° С?