Тема 2.2 Теплопроводность через стенки

Решение к задаче 10.

Предварительно следует схематично изобразить процесс передачи теплоты теплопроводностью через плоскую стенку.

1. Определить количество теплоты, переданное через стенку нагревательной печи:

Тема 2.3. Теплообмен при конвекции и фазовых превращениях

Решение к задачам 5, 15.

Предварительно следует схематично изобразить плоскую стенку и обозначить на ней подвод и отвод теплоты, температурные поля и размеры пластины.

1. Определить коэффициент теплопередачи при обтекании плоской пластины с двух сторон водой с температурой и : (м²·К)/Вт.

2. Определить коэффициент теплопередачи при обтекании плоской пластины с одной стороны водой и с другой стороны воздухом с температурой и : (м²·К)/Вт.

3. Определить для обоих случаев удельный тепловой поток:

Вт/м² и Вт/м².

4. Значения температур на поверхности стенки определяется из соотношения:

а) К; К - при обтекании пластины водой;

б) К; К - при обтекании пластины «вода-воздух».

5. Определить коэффициент теплопередачи плоской стенки покрытой накипью с двух сторон и при обтекании ее водой:

(м²·К)/Вт.

6. Удельный тепловой поток для плоской стенки покрытой накипью и температура стенок определяется по формулам:

Вт/м²; К; К.

7. Перепад температур по толщине плоской стенки определится из соотно-шения:

а) ; б) ; в) .

Тема 2.4. Теплообмен излучением. Расчеты теплообменных аппаратов

Решение к задачам 6, 7, 12.

Предварительно следует схематично изобразить противоточный (ПТ) и прямоточный (ПМ) теплообменники, а график в координатах T-F изменения температур воды, масла и воздуха при движении их по теплообменнику.

1. Определить температурный напор на входе и выходе в противоточном водомасляном теплообменнике:

Если отношение > 2, тогда

;

;

Если отношение 2, тогда

2. Тепловой поток, вносимый горячим воздухом (маслом или водой) в теплообменник, определится по формуле:

или ,

где =1300 1400,Дж/(м³К) – Объемная теплоемкость воздуха (из П1), а масла и воды из условия задачи.

3. Определить площадь поверхности теплообменника для прямотока и протии-вотока: из уравнения теплового баланса Q₁=Q₂, где - количество теплоты, отданное от «горячего» к «холодному» теплоносителю, откуда площадь теплообменника:

м²; м²,

где - среднелогарифмический или средний.

4. Расход воды через теплообменник для обеих схем движения теплоно-сителей определится по формуле:

кг/с,

где Дж/(кг·К) - массовая теплоемкость воды при 60 90 ; - соответственно площадь поверхности теплообмена для противотока и прямотока.

Решение к задаче 11.

Предварительно следует схематично изобразить процесс передачи теплоты излучением между стальными плитами.

1. Определить значение приведенной степени черноты:

.

2. Определить тепловой поток излучения между плитами:

.

Тема 3.2. Режимы течения газовых потоков

Решение к задачам 9, 14

1. Определить режим течения сжатого воздуха через суживающееся сопло:

сравнить с ; если > _кр – режим докритический, если < _кр – сверхкритический, если = _кр – критический.

2. Определить скорость воздуха на срезе сопла

а) Режим докритический: , м/с,

б) Режим критический: , м/с

3. Определить массовый расход воздуха

а) режим докритический:

, кг/с ;

б) режим критический: , кг/с ,

где , м² – площадь выходного сечения сопла

4. Определить параметры воздуха на срезе сопла из уравнения состояния V₁=R·T₁/P₁, где R=287, Дж/кг·K- газовая постоянная воздуха.

Из соотношений параметров адиабатного процесса:

(V₂/ V₁)^K= P₁^*/P₀=1/ _кр, откуда V₂= V₁/ _кр^1/K,

T₂/T₁= (V₁/V₂)^K-1, откуда T₂= T₁·(V₁/V₂)^K-1

или T₂/T₁=( P₀/ P₁^*) ^K-1/K, откуда T₂= T₁·( P₀/ P₁^*)^(K-1)/K