книги из ГПНТБ / Марков, В. С. Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче [учеб. пособие]

мость коэффициента теплопроводности для шамота имеет вид Х„, == 1,163т 1,163-10 3 -£ш. Ответ: 4652 вт\м*.

246.Решить задачу № 243 при условии, что внутренняя по­ верхность стенки котла покрыта слоем накипи толщиной 8Н= 2 мм. Определить температуру внутренней поверхности стенки котла. Ответ: Д £ ss 54° и 7ст2 = 244°С.

247.Плоская стальная стенка толщиной о, = 25 мм изрлиро-

что теплоизоляционные свойства системы останутся без измене­ ния. Ответ: 8 = 70 мм.

248.Труба с диаметрами d{\d2 = 36|42 мм имеет на внешней поверхности температуру 500°С, а на внутренней — 300°С. Опре­ делить количество тепла, отнесенное к 1 пог. м длины трубы, передаваемое через ее стенку., если коэффициент теплопровод­ ности Х=16 кк-ал\(м-час ■град). Ответ: q,— 132000 іасал\(х\от. м-час).

249.Решить задачу № 248, допустив упрощение при опреде­ лении количества тепла,. передаваемого через стенку трубы. Выявить погрешность по сравнению с результатом решения задачи № 248. Ответ: q ,— 130800 ккал\{тіот. м-час).

=79,3 Kö/«|(nor. ж), q — 1149 квт\м2 и q} = 1407 квт\м-.

252.Стальной паропровод с наружным диаметром г/2=160ліж

ивнутренним rfi — 148 мм имеет , на поверхностях следующие температуры: , =' 220°С и 4тг = 200°С. Определить тепловой

соприкосновения слоев изоляции. О т вет := 146 ккал\(пог. м-час),

і„ г = 96°С.

254.Для условий задачи № 253 определить потерю тепла паропроводом по приближенной формуле. Вычислить допущен­

37

ную при этом погрешность. Ответ: </f — 146 ккал\(пог. м-час),

ДЯі = о.

255.Паропровод, имеющий наружный диаметр 170 мм и

= 0,15 ккал\(м ■час • град)] и второго — 50 мм [Х3 = 0,08 ккал\{м • час • град)]. Определить тепловую потерю, приходящуюся на 1 пог. м трубы, и температуры на поверхностях раздела отдельных слоев, если температура внутренней поверхности паропровода равна 300°С, а внешней поверхности изоляции tcri —50°С. Ответ: q, —

=240 ккал/(поѵ. м-час); £ст2 = 300°С, іст8 = 223°С.

256.Решить задачу № 255, используя приближенную формулу.

Ответ: qt = 242,8 л?кя.я|(пог. м-час).

1 м- стенки в течение часа, если температура на наружной

лении потери по формулам для плоской стенки. Ответ: q,=

пар при давлении р, а6с = 9,8 бар. Определить температуру на наружной поверхности изоляции из асбеста толщиной 50 мм, если потеря тепла паропроводом составляет 2,3 кет. Ответ: t= 40°С.

260. По стальной трубе с наружным диаметром, равным 100 мм, движется нар, имеющий температуру £, = 300:С. Определить толщину слоя изоляции из ньювеля, если температура на наруж­ ной поверхности не должна превышать 60°С, а коэффициент тепло­ отдачи от наружной поверхности изоляции к воздуху составляет

261. Определить потерю тепла с Г пог. м стального паропро­ вода, охлаждаемого свободным потоком воздуха. Наружный диа­ метр паропровода равен 0,2 м, температура его поверхности 7„ 1= 310°С, температура' воздуха в помещении t„ -= 50°С. При решении излучение тепла поверхностью трубы не учитывать.

38

‘274. Судовой огнетрубный котел имеет пароперегреватель, рас­ положенный в дымогарных трубках (рис. 16) с внутренним диамет­ ром d = 68 лиг. Наружный диаметр трубок пароперегревателя 24 мм, а внутренний—20 мм. Средняя скорость газов в трубках w = 6 м\сек при средней температуре tn = 500°С. Определить коэффициент теплоотдачи от~газов к трубкам пароперегревателя, имеющим длину /п = 1,9 м и tCT= 250°С. Ответ: а = 6,1 ккал\(м2-тс-град).

Рис. 16

275. Пучок труб диаметром 80 мм омывается снаружи водой, движущейся вдоль пучка. Расстояние между осями труб при шахматном их расположении: s, = 160 мм и s2 = 200 мм. Опре­ делить коэффициент теплоотдачи от воды, имеющей среднюю температуру t„ — 80°С, к поверхностям труб, если скорость воды w — 2 м\сек, длина труб 2,4 м и температура стенок труб tCT= 20°С.

Ответ: а = 4,І8 квт\(м2■град).

276. Трубка диаметром 18 мм омывается поперечным пото­ ком воды. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки

=-10,4 в/п|(пог. м).

278.Определить коэффициенттеплоотдачи для пучка труб диаметром 76 мм в двух случаях: а) при коридорном располо­ жении труб и б) при шахматном расположении труб, если пучок

труб обдувается поперечным потоком воздуха со скоростью в узком сечении w = 8 м\сек при средней температуре ^П= 400°С и число труб в пучке по направлению потока равно 7. Ответ:

а) а = 44,86 ккал\(м2-час-град); б) а = 48,3 ккал\(м2-час-град).

279. Решить задачу № 278 при условии, что скорость воз­ духа равна 5 м\сек. Ответ:а) а = 33,1 ккал\(м2-час-град); б) а = = 36,5. шал\(м2-час-град).

40

290.Решить задачу № 289 при условии, что трубки конден­

определяющей температуры выбрана 4 Т= 60°С. Определить так­ же погрешность, допущенную при определении коэффициента теплоотдачи- и обусловленную неправильным выбором опре­

292.Определить количество тепла, передаваемого излучением от стальной плиты с t]= 600°С к параллельно расположенной латунной матовой пластине такого же размера с U = 27°С, и определить коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием. Ответ: (7л = 6j2 квт\м2, ал = 11,9 вгіі\(м.--град).

293.Определить количество тепла, отдаваемое 1 м2 поверхно­ сти плоской стенки в единицу времени посредством излучения другой стенке, параллельно расположенной. Температуры стенок соответственно равны: 7і = 227°С и /2=-27°С. Определение произ­ вести для четырех вариантов, когда коэффициенты лучеиспуска­ ния поверхностей составляют:

3)цл= 160 ккал/ (м2-час), 4) qn =84 ккал/ (м2-час).

294.Стальная труба диаметром 200 мм и длиной 5 м находит­ ся в кирпичном помещении, ширина которого 8 м и высота 5 м. Определить потерю тепла трубойпутем лучеиспускания, если тем­

пература ее поверхности /І = 327°С, а поверхности стен помеще­ ния і2= 27°С. Ответ. 17,4 кет.

295.Решить задачу № 294 при следующих условиях: а) труба ' находится в кирпичном коридоре сечением 2X 1 м и б) труба нахо­ дится в кирпичном канале сечением 350X350 мм. Температура сте­ нок в том и другом случае 72=27°С. Результаты сравнить с отве­ том задачи № 294. Ответ, а) 17,3 кет, б) 16,9 кет.

296.Определить потерю тепла' 1 пог. м стального паропровода ■

вмашинном отделении судна путем лучеиспускания. Наружный

42

диаметр паропровода равен 0,2 м, температура его поверхности =t310°С, а температура воздуха в отделении ?2 —50°С. Результа­ ты решения сравнить с ответом к задаче № 261. Ответ: <7л=

=іЗ кет/(пот. м).

297.Чугунная топочная дверца парового котла размерами 500X400 мм имеет температуру ^ = 557°С. Определить количество тепла, излучаемого дверцей, если в котельном отделении темпера­ тура it2=50°C. Ответ: Q= 3,2 кет.

298.Как изменится теплоотдача излучением между стальными^ матовыми параллельно расположенными плоскостями (см. задачу № 293, вариант второй), если между ними поместить экран—тон­

кий стальной лист с матовыми поверхностями? Ответ: qn=

=1040 ккалі (м2-час).

299.Решить задачу № 298 при условии, что между основными поверхностями помещен экран, состоящий из четырех тонких сталь­ ных матовых листов с воздушной прослойкой между ними. Ответ-.

^л= 416 ккал/ (м2-час).

300.Решить второй вариант задачи № 293 при условии, что между основными стальными поверхностями размещен тонкий лист

из белой жести. Результат решения сравнить с ответом к задаче

№293, вариант второй. Ответ: дл= 81 ккал/ (м2-час).

301.Решить второй вариант задачи № 293 при условии, что между основными стальными поверхностями размещен экран, со­ стоящий из двух листов белой жести. Ответ: дл— 41,5 ккал/ (м2-час).

302.Решить задачу № 296 при условии, что паропровод окру­ жен цилиндрическим экраном из листовой стали (е=0,82). Диа­ метр экрана—0,3 м. Между паропроводом и экраном находится воздух. ГІри определении потери тепла за счет излучения конвек­ тивный теплообмен между .экраном и воздухом-во внимание не принимать. Результаты сравнить с ответом к задаче № 296. Ответ: cjn—11,7 кет/(пог. м).

303.Топка парового котла заполнена горящим факелом, имею­ щим температуру 1000°С и условную степень черноты е=і0,3. Оп­ ределить количество тепла, излучаемого через шуровочное отвер­ стие топки, закрытое чугунной дверцей (ед= 0,8) и температуру

дверцы Оь если температура в котельном отделении tB= 30°С. Степень черноты*окружающей среды принять равной единице. От­ вет: qn=d0,8 квт/мР-;ік= 640°С.

304. Межтрубное пространство газохода водотрубного котла за­ полнено дымовыми газами с парциальными давлениями компонен­

тов рсо = 0,15 и рн 0 = 0,075 ата. Трубы, имеющие наружный диа­

метр 45 мм, расположены в коридорном порядке, характеризую­ щемся шагами: Si = 90 мм и. s2= i65 мм. Определить тепловую на­ грузку и коэффициент теплоотдачи излучением газов, если газы

перед входом в газоход имеют г‘н = 1000°С, а после— £г2 = 900°С и

43

на поверхностях труб поддерживается ?сст=500°С. Ответ: -q„ —

=5670 ккал\(м2-час), а, = 12,6 ккал,\(м2-час-град).

305.Решить задачу № 304 при условии, что парциальное дав­ ление водяных паров увеличилось в два раза. Ответ: дл~

—6580 ккал/(м2-час), а, = 14,6 ккалі(м2-час -град).

306.Определить коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием от дымовых газов к стенкам кипятильных труб судового водо­ трубного котла. Трубы с наружным диаметром 45 мм располо­

=0,08 ата. Ответ: ал -■=12,8 ккал/(м2час -град).

307.Решить задачу № 306 при условии, что шаги труб умень­

шены до s , =81 мм иSj = 65 м м. Ответ; <хл = 8 ккал/(м2 • час ■град).

Г л а в а XV

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

ИТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

308.Толщина кирпичных стен [7 = 0,93 вт/(м-град)\ жилого помещения составляет 510 мм. Воздух внутри помещения имеет температуру £,=--20°С, а снаружи U = — 30°С. Определить удельный тепловой поток при теплопередаче и температуры

поверхностей стены, если коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к стене а, = 8,72 вт^м2-град), а коэффициент теплоотдачи к воздуху снаружи а2 = 23,3 вт/{м2-град). Ответ: q —

=71 вт/м2, £ст1 = 11,9°С и 7СТ„ = —27°С.

309.Решить задачу № 308 при условии, что стена снаружи покрыта слоем изоляции толщиной 5 см [/., = 0,09 вт\(м-град)].

=11820 ккал\[м2-час), tcr] — 209°С, г?ст2 = 203°С.

311.Какое влияние на величину коэффициента теплопередачи поверхности нагрева котла при решении задачи № 310 окажет

44

замена стальных листов медными? Как изменится удельный тепловой поток и температуры поверхностей? Ответ: к — = 19,9 ккал\(м2-час-град), <7 =11940 ккал\[м2-час), 4т { = 203°С

и4 т 2 = 202,3°С. .

312.Решить задачу № 310 при условии, что коэффициент тепло­ отдачи от поверхности нагрева к воде увеличился вследствие улуч­ шения циркуляции воды в котле до а2 = 10000 ккал\{м2-час-град). Ответ: к = 19,75 ккал\(м2-час-град), 7ст1 = 207,5°С, 7ст5 = 201,6°С, <7= 11850 ккал\{м2-час).

313.Решить задачу № 310 при условии, что коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности нагрева котла•увеличился вследствие турбулизации потока их до а, = 40 ккал\{м2-час-град).

Ответ-. k ^ 88,8 шал\(м2 ■час-град), ^ст, = 218°С, 7ст2 = 207,1°С,

<7 = 28280 ккал\{м2 ■час).

314.Решить задачу № 310 при условии, что со стороны газов

поверхность нагрева котла покрыта слоем сажи толщиной 2 мм

[Хс = 0,06 ккал\(м-час-град)]. Ответ: k — 11,9 ккал\(мг-час-град),

поверхность нагрева котла покрыта слоем накипи толщиной 5 мм

[Х„ = 0,5 ккал!(м-час-град)]. Ответ: к = 16,5 ккал\{м2-час-,град),

<7 = 9900 ккал/(м2-час), іСТх= 305°С, 4т2 = 300°С, 4т з = 201°С. 316. Решить задачу №310 при условии, что поверхность нагрева

= 10,66 ккал\(м2час -град), q = 6396 ккал\(м2 ■час), 4т і = 480°С, 4 Т2 = 267°С, 4 Т3 = 264°С, 4 Т„ = 200,1°С.

318. Определить потерю тепла Г пог. м. трубопровода, имею­ щего внутренний диаметр </, = 156 мм и наружный d2= 170 мм [X = 58,2 вт\(м-град)\, и температуру наружной поверхности, если внутри трубы движется горячая вода, а трубу окружает воздух.

циент теплоотдачи. от трубы к воздуху а2 = 14 вт\(м2-град). Ответ: qx= 590 вот|(пог. м), tCT2= 89°С.

319. Решить задачу № 318 при условии, что трубопровод покрыт слоем изоляции толщиной 60 мм \)^п — 0,\7вті{м-град)\.

45

максимальную температуру пробковой изоляции, если коэффи­

фициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к гладкой стен­

=494 в т 'м 2.

323.Внутри стальной оребренной трубы диаметрами 83176 м м

идлиной 1 м движется вода при средней температуре 90°С. Снаружи ребра трубы омываются дымовыми газами, имеющими температуру 30J°C. Определить количество тепла, передаваемого черев стенку оребренной трубы, если коэффициент теплоотдачи

324. В воздухоподогревателе требуется нагреть воздух от 30°С до 230°С за счет охлаждения дымовых газов от 430°С до 270°С. В топке парового котла сжигается каменный уголь в количестве 400 кг\час. Расход воздуха составляет Ѵл — 10,6 нм31кг. Опреде­ лить среднелогарифмическую - разность температур теплоносите­ лей II поверхность нагрева воздухоподогревателя в случае включения теплообменника по схеме: а) „прямоток“ и б) „противо­ ток“, если коэффициент теплопередачи’й; = 9,5 ккал\(м2-час-град)

46