Задача № 5

По стальному теплоизолированному трубопроводу, расположенному на открытом воздухе, передается горячий теплоноситель.

Толщина стенки трубы δ=3мм, коэффициент теплопроводности стали λ=50 Вт/(м· К). Температура окружающего воздуха t _ж=20 ^оC, коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху α=10Вт/м²·К. остальные данные. Необходимые для расчета: внутренний диаметр трубы (d₁), температура на внутренней поверхности стальной трубы (t₁), толщина слоя изоляции (δ_из) и коэффициент теплопроводности изоляции (λ_из) даны в табл.9 по вариантам.

Рассчитать:

- температуру на поверхности изоляции(t_из).

- температуру наружной поверхности стальной трубы (t₂),

- суточную потерю тепла на участке трубы длиной 100м (Q,Дж).

Ответы выделить. Изобразить схематически график распределения температур по толщине стенки трубы и по толщине изоляции.

Таблица 9

№ вар	5	10	15	20	25
d1, мм	150	200	250	300	350
t 1 ,оC	180	75	170	165	160
δиз, мм	40	60	70	80	90
λиз, Вт/м· К	0,07	0,14	0,1	0,09	0,12

Задание № 4 Расчет нестационарной теплопроводности

Задание № 4 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.

Задача №1

Тонкая пластина из пластика толщиной 2δ = 6 мм с размерами 2х3м², с начальной температурой t_н погружается в горячую среду с температурой t_ж = 100 ^оС.

Коэффициент теплопроводности (λ), теплоемкость (с), плотность (ρ) для материала пластины, а также постоянный коэффициент теплоотдачи в процессе нагрева (α) и другие данные, необходимые для расчета, приведены в табл.10 по вариантам.а=λ/сρ

Определить температуру в центре (t_ц) и на поверхности (t_п) пластины через время τ₁ после погружения пластины в горячую среду.

Изобразить график распределения температуры по толщине пластины для моментов времени τ=0, τ= τ₁, τ=∞.

Определить полное количество тепла, воспринятого пластиной в процессе нагрева (Q_п, Дж). Ответы выделить.

Таблица10

№ вар	1	6	11	16	21
λз, Вт/м· К	1	1.2	1,4	1,6	1,8
С, Дж/кг К	714	1091	1167	1231	1200
ρ, кг/м3	1400	1100	1200	1300	1500
α, Вт/(м2 К)	100	400	187	107	180
tн ,оC	10	15	20	25	30
τ1, с	18	27	54	36	45

Задача № 2

Длинный стальной вал диаметром d=40 мм с начальной температурой t_н погружается в воду с температурой t_ж.

Свойства стали: теплопроводность λ = 40 Вт/мК. Теплоемкость с = 460 Дж/(кг·К), плотность ρ = 7900 кг/м³.

Коэффициент теплоотдачи в процессе охлаждения (α) и другие данные, необходимые для расчета, приведены в табл. 11 по вариантам.

Определить температуры в центре (t_ц) и на поверхности (t_п) вала время (τ₁) после его погружения в холодную воду.

Изобразить график распределения температуры по диаметру вала для моментов времени τ₌0, τ= τ_1, τ₁₌∞.

Определить полное количество тепла (Q_п, Дж/м), отданное валом в процессе охлаждения, в расчете l=1м его длины. Ответы выделить.

Таблица 11

№ вар	2	7	12	17	22
tн оC	800	750	600	650	700
tж оC	5	8	10	12	14
α, Вт/(м2 К)	80	120	100	400	440
τ1, мин	5	4	3	2	1,8