Пример выполнения задания 3

_{Дано: t2 = 20 оС; М = 1000 кг/ч; t1= 105 оС; l = 100 м; dв= 50 мм; dн = 57 мм;}

_{t1= 5C.}

_{Решение}

_{Средняя температура воды:}

_оС.

_{По находим константы для воды: 958,4кг/м3 , 4,22Дж/кг∙К,}

_{0,683 Вт/м∙К, 0,295∙10-6 м2/с, 1,75}

_{Тепловой поток от воды:}

_кВт.

_{Скорость воды:}

_м/с.

_{Число Рейнольдса для воды:}

_{Режим турбулентный, т.к. >104}

_{Задаемся температурой внутренней стенки трубы оС, по которой для воды 1,79}

_{Число Нуссельта для теплоотдачи при вынужденной конвекции воды:}

_{Коэффициент теплоотдачи воды стенке трубы}

_{Вт/м2∙К}

_{Плотность теплового потока на 1 м длины трубы}

_Вт/м.

_{Температура наружной стенки трубы}

_оС.

_{Принимаем диаметр изоляции равным м.}

_{Температура на внешней поверхности тепловой изоляции}

_оС.

_{Средняя температура пограничного слоя}

_оС.

_{По находим параметры для воздуха:}

_{1,156 кг/м3, 1,005 кДж/кг∙К, 2,7∙10-2 Вт/м∙К,}

_{16,2∙10-6 м2/с, 0,701, 3,27∙10-3 К-1.}

_{Число Грасгофа:}

_{Произведение ( )= ,}

_{По произведению ( ) определим: 0,54, 0,25.}

_{Число Нуссельта для теплоотдачи при свободной конвекции:}

_{Коэффициент теплоотдачи изоляции воздуху:}

_{Вт/м2∙К.}

_{Коэффициент теплопередачи от воды к воздуху на 1м длины трубы:}

Вт/м·К

_{Плотность теплового потока на 1 м длины трубы}

_Вт/м.

_{Проверяем температуру наружной стенки трубы:}

_оС

_{Проверяем правильность выбора температуры внутренней стенки:}

_оС.

_{Ошибка в выборе температуры внутренней стенки трубы:}

_{, <}

_{невелика, поэтому можно считать, что коэффициент теплопередачи =0,23 Вт/м∙К определен с удовлетворительной точностью; диаметр изоляции}

_{=0,11 м выбран правильно.}

Задание 4

_{Тепло дымовых газов передается через плоскую стенку кипящей воде. Принимая температуру газов t1, воды t2, коэффициент теплоотдачи газами стенке 1 и от стенки воде 2, определить термические сопротивления, коэффициенты теплопередачи и удельные количества передаваемого тепла от газов к воде для следующих случаев:}

_{а) стенка стальная толщиной 2 (2 = 50 Вт/мК);}

_{б) стенка медная толщиной 2 (2 = 350 Вт/мК);}

_{в) стенка стальная со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной 3}

_{(3 = 2 Вт/мК);}

_{г) ) стенка стальная со стороны воды покрыта слоем накипи, а со стороны газов - слоем сажи толщиной 1 (1 = 0,2 Вт/(мК).}

_{Для случая «г» определить температуры всех слоев стенки. Изобразить график изменения температур по слоям стенки.}

_{Исходные данные приведены в таблице 10.}

_{Таблица 10 – Исходные данные к заданию 4 контрольной работы 2}

Предпос ледняя цифра шифра	t1, C	t2, C	1, Вт/м2град	2, Вт/м2град	Послед няя цифра шифра	1, мм	2, мм	3, мм
0	1200	220	160	3500	0	1	16	10
1	1100	200	150	3000	1	2	14	5
2	1000	180	140	2500	2	1	12	4
3	900	160	130	2000	3	2	10	3
4	800	140	120	1500	4	1	8	2
5	850	150	60	1000	5	2	12	10
6	950	160	70	2000	6	1	14	9
7	1050	170	80	3000	7	2	16	8
8	1150	180	90	4000	8	1	18	7
9	1250	190	100	5000	9	2	20	6

_{Литература: [2],} с. 47-52; [3], с. 128-134, 181-185; [5], с. 28-32; [6], с. 32-36

_{Контрольные вопросы}

1. _{Какие виды теплообмена имеют место при теплопередаче и как определить количество теплоты при сложном теплообмене?}

2. _{Что характеризует коэффициент теплопередачи, его размерность и каковы основные факторы, оказывающие влияние не его изменения?}

_{Методические указания}

_{К решению задачи следует приступать после изучения сложного теплообмена. При этом необходимо знать, какие виды теплообмена имеют место при теплопередаче, как определять термические сопротивления при теплопроводности, теплоотдаче и теплопередаче и как по ним определить коэффициент теплопередачи.}

_{При определении температур на границе между n и n +1 слоем стенки необходимо исходить из заданных величин температур внутренней и наружной стенки t1 и t2.}

_{В заключение следует построить кривую распределения температуры в слоях стенки, при этом толщины слоев 1, 2 и 3 откладывают по горизонтали в масштабе. Рекомендуемый масштаб температур: 100оС-1 см.}