ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплотехники и

энергообеспечения предприятий

Б3.Б.10 ТЕПЛОТЕХНИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по разделу «Теория теплообмена»

Направление подготовки

260800 Технология продукции и организация общественного питания

Профиль подготовки

Технология организации ресторанного дела

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Уфа 2012

отелок.; 15 - водогрейный НИИ

.чки; 16 - труба Методическое указание разработано к.т.н., доцентом Гайсиным Э.М. и ассистентом Шарафеевым А.А.

Методическое указание одобрено и рекомендовано к печати кафедрой теплотехники и энергообеспечения предприятий (протокол №__ от «__» ______ 201__г.) и методической комиссией энергетического факультета (протокол №__ от «__»_______ 201__ г.).

Рецензент: д.т.н. Галиуллин Р.Р.

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой, к.т.н., доцент Инсафуддинов С.З.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ	4
1 ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ	5
1.1 Теплопроводность плоской стенки	5
1.2 Теплопроводность цилиндрической стенки	7
1.3 Теплопроводность шаровой стенки	9
2 КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН	10
2.1 Числа подобия	10
2.2 Свободная (естественная) конвекция	11
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК	14
ПРИЛОЖЕНИЯ	15

Введение

Настоящее методическое указание по курсам теплопередачи и теплообмена предназначенного для студентов факультета пищевых технологий очного и заочного формам обучения.

Методическое указание содержит кроме задач основные расчетные формулы и положения к ним. Часть наиболее характерных и сложных задач снабжена подробными решениями. Приведен необходимый справочный материал для решения задач.

Изложение материала базируется на знаниях, полученных студентами при изучении физики и математики.

Методическое указание может быть использовано студентами-дипломниками и инженерами при расчете теплообменных аппаратов, различных тепловых процессов, встречающихся в пищевой, мясной и молочной промышленности.

1 Теплопроводность при стационарном режиме

Теплопроводность – это процесс распространения теплоты за счет непосредственного соприкосновения микрочастиц тела (молекул, атомов, свободных электронов) за счет перемещения из области высокой температуры в область низкой температуры. Теплопроводность наблюдается в твердых, жидких и газообразных телах.

Основным законом теплопроводности является закон Фурье

; (1.1)

, (1.2)

где t – разность температур, С;

п – расстояние по нормали, м.

=_о(1+в(t-t_o)), (1.3)

где _o – теплопроводность при температуре t_o, Вт/(м·К);

в – постоянная, определяемая опытным путем.

t – температура при определяемой , С;

1.1 Теплопроводность плоской степени

Для однородной плоской стенки поверхностная плотность теплового потока q₁ (Вт/м²) определяется

, (1.4)

где - тепловая проводимость стенки, Вт/(м²·К);

- внутреннее термическое сопротивление стенки, (м²·К)/Вт.

Температура для любой точки стенки определяется

(1.5)

Рисунок 1.1 Схема теплового потока через однородную плоскую стенку	Рисунок 1.2 Схема теплового потока через многослойную стенку

Если зависимость теплопроводности от температуры носит линейный характер, то

; (1.6)

. (1.7)

Если учесть зависимость  от t, то

(1.8)

В общем случае

(1.9)

Поверхностная плотность теплового потока в Вт/м², через многослойную плоскую стенку (рисунок 2)

. (1.10)

Иногда для сокращения выкладки многослойную стенку рассчитывают как однородную толщиной . При этом в расчет вводится так называемая эквивалентная теплопроводность _экв

(1.11)

Задачи

1.1 Стенка из красного кирпича длиной 15 м, высотой 3,5 м и толщиной 0,63 м имеет теплопроводность 0,81 Вт/(м·К). Температура на внутренней поверхности стенки 18С, а на наружной - 30С. Определить поверхностную плотность теплового потока, тепловой поток, а также потери теплоты через стенку в течение сутки.

Решение. Поверхностная плотность теплового потока

Вт/м².

Тепловой поток

Вт

Потери теплоты через стенку в течении сутки.

Q=Ф·=3240·24·3600=279,936·10⁶ Дж=279,936 МДж

1.2 Определить теплопроводность материала стенки, если при толщине ее =61 см и разности температур на поверхностях t=50C поверхностная плотность теплового потока q=67 Вт/м².

1.3 В сушильную камеру со стенками толщиной 250 мм из строительного кирпича _с.к.=0,77 Вт/(м·К) с горячим воздухом подводится тепловой поток 650 кВт; 95% этого количества теплоты используется при сушке и затем отводится с рециркулирующим воздухом, а остальное теряется через стенки камеры поверхностью 210 м². Температура наружной поверхности камеры 35С. Определить температуру на внутренней поверхности сушильной камеры.

1.4 Холодильная камера отделена от цеха стенкой из строительного кирпича толщиной 50 см. _с.к.=0,81 Вт/(м·К), покрытой со стороны цеха штукатуркой _шт.=0,78 Вт/(м·К), а со стороны камеры – шлаковой ватой _ш.в.=0,07 Вт/(м·К) и такой же штукатуркой. Толщина каждого слоя штукатурки _шт.=0,20 м. Температура воздуха в цехе 20С при относительной влажности =70%. Через стенку проникает тепловой поток 476,8 КДж на 1 м² за 8 часов. Определить минимальную толщину слоя шлаковой ваты, при которой выпадение влаги на поверхность стенки со стороны цеха будет исключено.

1.5 Для уменьшения тепловых потерь стеной здания и повышения температуры внутренней поверхности кирпичной стены во избежание сырости в помещении применена изоляция слоем пенопласта толщиной 50 мм в вариантах.

Рисунок 1.3 Варианты применения изоляции стены здания слоем пенопласта.

Определить процент сбереженной теплоты по сравнению с вариантом в; температуру кирпичной стены со стороны помещения в случае а, и кирпичной стены со стороны наружной поверхности в случае а и б. теплопроводность кирпичной кладки _кир=0,81 Вт/(м·К), пенопласта _пп=0,06 Вт/(м·К). Температура внутренней стенки 18,5С, наружной стенки -7С.