Тепломасообмін задачі

Обмурок печі складається з шарів вогнетривкої цегли товщиною d₁ = 250 мм і червоної цегли товщиною d₂ = 250 мм з коефіцієнтами теплопровідності відповідно l₁ = 0,83 Вт/(м×К) та l₂ = 0,7 Вт/(м×К) . Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки a₁ = 93 Вт/(м²×К) і від стінки до оточуючого повітря a₂ = 12 Вт/(м²×К) . Визначити величину коефіцієнта теплопередачі, та температуру між шарами цегли. Відомо, що температура у приміщені складає 30 °С, а щільність теплового потоку дорівнює 550 Вт/м².

По ніхромовому стрижню діаметром d = 5 мм протікає струм силою току I = 400 А. Визначити потужність внутрішніх джерел теплоти q_v та максимальну температуру стрижня, якщо питомий електричний опір ніхрому r = 1,17 Ом×мм²/м, коефіцієнт теплопровідності l = 17,5 Вт/(м×К), температура поверхні стрижня складає 200 °С.

Паропровід діаметром 150/160 мм покрито шаром теплової ізоляції товщиною d_із = 100 мм, коефіцієнти теплопровідності стінки труби l_ст = 50 Вт/(м×К) та ізоляції l_із = 0,08 Вт/(м×К). Температура на внутрішній поверхні паропроводу t_с1 = 400 °С та на зовнішній поверхні ізоляції t_с3 = 50°С. Визначити теплові витрати з 1 м паропроводу та температуру на межі паропроводу та ізоляції.

Дві горизонтальні труби, що мають однакові температури поверхонь, охолоджуються вільним потоком повітря. Діаметр першої труби d₁ в 20 раз перебільшує діаметр другої труби. Визначити відношення коефіцієнтів тепловіддачі ₁/₂, якщо тепловіддача визначаєтьсяза допомогою залежності

Плоску стінку, що має товщину d = 10 мм та температуру t_с1 = 400°С, необхідно ізолювати піношамотом з розрахунку, щоб втрати теплоти не перевищували 450 Вт/м² при температурі на зовнішній поверхні ізоляції 43°С. Знайти необхідну товщину ізоляції, якщо коефіцієнти теплопровідності стінки l_ст = 56 Вт/(м×К) та піношамоту l_із = 0,29 Вт/(м×К).

Визначити кількість теплоти, яка передається крізь оребрену стінку, якщо площа поверхні ребер складає F_р = 10 м²; площа між ребрами складає F_г = 0,5 м²; товщина стінки d = 9 мм; коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки l = 203,5 Вт/(м×К); коефіцієнт ефективності ребер Е = 0,95; коефіцієнти тепловіддачі відповідно рівні: a₁ = 291 Вт/(м²×К) та a₂ = 11,63Вт/(м²×К); температури гарячого та холодного теплоносіїв t_р1 = 90С, та t_р2 = 20С.

Пласке алюмінієве ребро постійного поперечного перетину має температуру при основі 60°С. Довжина ребра l = 30 мм, товщина d = 3 мм та висота h = 50 мм. Визначити кількість теплоти, яку можна відвести від ребра в оточуюче середовище при температурі 20 °С та коефіцієнті тепловіддачі a = 9,3 Вт/(м²×К); коефіцієнт теплопровідності ребра l_р = 203,5 Вт/(м×К).

Визначити коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу, що покриває циліндричний корпус теплообмінника діаметром d₂ = 1200 мм, якщо при товщині ізоляції _із = 200 мм температура поверхні корпуса теплообмінника t_с2 = 500С, температура повітря t_р2 = 20С, коефіцієнт тепловіддачі від поверхні ізоляції до повітря a₂ = 17,5 Вт/(м²×К), а лінійна щільність теплового потоку q_l = 1765 Вт/м.

Визначити, яке з ребер алюмінієве або мідне має більший коефіцієнт ефективності, якщо вони мають однакові умови теплообміну з середовищем та однакову форму та розміри. Задані ребра прямокутні, прямокутного перетину, товщиною d = 3 мм та висотою h = 50 мм. Коефіцієнти теплопровідності алюмінію l_ал = 203,5 Вт/(м×К) та міді l_м = 384 Вт/(м×К). Коефіцієнт тепловіддачі поверхні ребра середовищу a = 69,8 Вт/(м²×К)

Визначити коефіцієнт тепловіддачі від стінки прямої труби підігрівника до води, що протікає по трубці, коли число Рейнольдса Rе = 2,8×10⁵, середня температура води t_рід = 130°С, середня температура стінки t_с = 150°С, внутрішній діаметр трубки d = 25 мм. Довжина трубки L значно перевищує її діаметр, так що L/d > 50. У розрахунках використати формулу Міхєєва .

Необхідні теплофізичні параметри води вибрати з таблиці

t, °С

l×10², Вт/(м×К)

n×10⁶, м²/с

Рr

130

68,6

0,233

1,36

150

68,4

0,203

1,17

Визначити поверхню нагріву конвективного пароперегрівника, який виконано з труб діаметром d₁/d₂ = 32/40 мм, якщо кількість теплоти, що отримано парою складає 70 МВт.

Коефіцієнт теплопровідності труб l_ст = 39,5 Вт/(м×К); коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки a₂ = 81,5 Вт/(м²×К), а від стінки до пари a₁ = 1163 Вт/(м²×К); середні температури газів t_р1 = 900°С та пари t_р2 = 405°С.

Визначити, яке з ребер чавунне або сталеве має більший коефіцієнт ефективності, якщо вони мають однакові умови теплообміну з середовищем та однакову форму та розміри. Задані ребра прямокутні, прямокутного перетину, товщиною d = 3 мм та висотою h = 50 мм. Коефіцієнти теплопровідності чавуна l_ч = 62,8 Вт/(м×К) та сталі l_ст = 46,5 Вт/(м×К). Коефіцієнт тепловіддачі поверхні ребра середовищу a = 69,8 Вт/(м²×К).

Тепловиділяючий елемент ядерного реактора виконаний у вигляді циліндричного стрижня діаметром d = 12 мм. Об’ємна продуктивність джерел тепла q_v = 3,88  10⁸ Вт/м³. Джерела враховувати рівномірно розташованими по об’єму. Теплопровідність матеріалу стрижня l = 58 Вт/(м×К). Визначити температуру та лінійну щільність теплового потоку на поверхні тепловиділяючого елементу, якщо його максимальна температура складає 2000°С.

По ніхромовому стрижню діаметром d = 5 мм та довжиною l = 420 мм проходить електричний струм. Різниця потенціалів на кінцях стрижня складає U = 10 В. На поверхні стрижня температура t_п = 156°С. Визначити об’ємну продуктивність джерел тепла q_v та температуру на осі стрижня, якщо питомий електричний опір ніхрому r = 1,17 Ом×мм²/м, коефіцієнт теплопровідності ніхрому l = 17,5 Вт/(м×К).

По трубі діаметром d₁/d₂ = 40/44 мм рухається суха насичена водяна пара. Для зменшення теплових витрат в оточуюче середовище трубу необхідно ізолювати. Який матеріал (азбест чи бетон) доцільно вибрати у якості ізоляції, якщо коефіцієнти теплопровідності азбесту l_азб = 0,11 Вт/(м×К), бетону l_бет = 1,28 Вт/(м×К), а коефіцієнт тепловіддачі в оточуюче середовище з зовнішньої поверхні ізоляції складає a = 8 Вт/(м²×К).

Як зміниться коефіцієнт тепловіддачі при турбулентній течії рідини у трубі, якщо швидкість рідини збільшиться відповідно у 2 та 4 рази. Діаметр трубки, середні температури рідини та стінки залишаються незмінними.

Як зміниться коефіцієнт тепловіддачі при турбулентній течії рідини у трубі, якщо середні температури рідини та стінки залишаються незмінними, а діаметр трубки збільшиться відповідно у 2 та 4 рази. Швидкість руху залишається незмінною.

По трубі діаметром d₁/d₂ = 26/30 мм рухається суха насичена водяна пара. Для зменшення теплових витрат в оточуюче середовище трубу необхідно ізолювати. Який матеріал (асбозуріт чи бетон) доцільно вибрати у якості ізоляції, якщо коефіцієнти теплопровідності асбозуріту l_асб = 0,165 Вт/(м×К), бетону l_бет = 1,28 Вт/(м×К), а коефіцієнт тепловіддачі в оточуюче середовище з зовнішньої поверхні ізоляції складає a = 9,3 Вт/(м²×К).

Визначити середній коефіцієнт тепловіддачі при русі повітря зі швидкістю 15 м/с у трубі діаметром d = 56 мм та довжиною L = 1,5 м, якщо середня температура повітря складає t_р = 120 °С, а середня температура стінки труби t_с = 100 °С. У розрахунках використати формулу Міхєєва . Необхідні теплофізичні параметри повітря вибрати з таблиці

t, °С

l×10², Вт/(м×К)

n×10⁶, м²/с

Рr

100

3,21

23,13

0,688

120

3,34

25,45

0,686

Плоску стінку, що має товщину d = 15 мм та зовнішню температуру t_с1 = 350°С, необхідно ізолювати з розрахунку, щоб втрати теплоти не перевищували 300 Вт/м² при температурі на зовнішній поверхні ізоляції 30°С. Знайти необхідну товщину ізоляції, якщо коефіцієнти теплопровідності стінки l_ст = 54 Вт/(м×К) та ізоляції l_із = 0,29 Вт/(м×К).

Обмурок печі складається з шарів динасової цегли товщиною d₁ = 250 мм і шамотної цегли товщиною d₂ = 250 мм з коефіцієнтами теплопровідності відповідно l₁ = 2,09 Вт/(м×К) та l₂ = 1,68 Вт/(м×К). Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки a₁ = 105,4 Вт/(м²×К) і від стінки до оточуючого повітря a₂ = 17,2 Вт/(м²×К) . Визначити величину коефіцієнта теплопередачі, та температуру між шарами цегли. Відомо, що температура у приміщені складає 30 °С, а щільність теплового потоку дорівнює 750 Вт/м².

Паропровід діаметром 160/170 мм покрито шаром теплової ізоляції товщиною d_із = 120 мм, коефіцієнти теплопровідності стінки труби l_ст = 46 Вт/(м×К) та ізоляції l_із = 0,181Вт/(м×К). Температура на внутрішній поверхні паропроводу t_с1 = 460 °С та на зовнішній поверхні ізоляції t_с3 = 40°С. Визначити теплові витрати з 1 м паропроводу та температуру на межі паропроводу та ізоляції.

Дві горизонтальні труби, що мають однакові температури поверхонь, охолоджуються вільним потоком повітря. Діаметр першої труби d₁ в 15 разів перебільшує діаметр другої труби. Визначити відношення коефіцієнтів тепловіддачі ₁/₂, якщо тепловіддача визначається за допомогою залежності

Плоску стінку, що має товщину d = 20 мм та зовнішню температуру t_с1 = 300°С, необхідно ізолювати з розрахунку, щоб втрати теплоти не перевищували 450 Вт/м² при температурі на зовнішній поверхні ізоляції 36°С. Знайти необхідну товщину ізоляції, якщо коефіцієнти теплопровідності стінки l_ст = 54 Вт/(м×К) та ізоляції l_із = 0,29 Вт/(м×К).

Визначити коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу, що покриває циліндричний корпус теплообмінника діаметром d₂ = 1000 мм, якщо при товщині ізоляції _із = 150 мм температура поверхні корпуса теплообмінника t_с2 = 350С, температура повітря t_р2 = 20С, коефіцієнт тепловіддачі від поверхні ізоляції до повітря a₂ = 12 Вт/(м²×К), а лінійна щільність теплового потоку q_= 1370 Вт/м.