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.
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/ кр1/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