235

Теплоемкость NaCl определяется по уравнению:

M C n1 C1 n2 C2 ...,

где М – молекулярная масса соединения

C - его массовая удельная теплоемкость Дж кг К

n1,n2 – число атомов элементов, входящих в соединение

Теплоемкость раствора Cр ра определяется по правилу адди-

тивности:

Cр ра СNaCl a (1 a) Cводы,

где a – массовая доля NaCl в растворе

Cр ра– теплоемкость раствора кДж кг К

Cр ра 0,89 0,05 (1 0,05) 4,19 4,025кДжкг К

Температура кипения раствора при давлении Р1=0,6 МПа

равна:

tK1 tн 158,1 0,9 159ºС,

где tн – температура кипения чистой воды при давлении

Р1=0,6 МПа ; tн=158,1ºС [2]

Температура кипения воды при давлении Р2=0,1МПа; t2=99,1ºС [2]

Количество испарившейся воды W равно:

- 11 -

www.mitht.ru/e-library

W Qr ,

где Q – количество тепла, выделившегося при уменьшении дав-

ления в аппарате.

Q S1 Cр ра t1 S2 С2 t2,

S1, Cр-ра, t1 – количество, теплоемкость и температура кипения при давлении Р1=0,6 МПа

S2, C2, t2 – количество, теплоемкость и температура раствора по-

сле испарения воды при давлении Р2=0,1 МПа ;

тогда W S1 Cр ра t1 S1 Cр ра t2 W Cводы t2 r

Поскольку температура t2 зависит от конечной концентрации рас-

твора a2, которая неизвестна, зададимся, что t2 1000C, тогда ориентировочно испарившееся количество воды W равно:

W 1000 4,025 (159 100) 128,7 кг 2264 100 4,19

Концентрация раствора после испарения этой воды:

Депрессия 5,7% раствора NaCl =1,1ºС [2].

Температура кипения t2 99,1 1,1 100,2ºC.

- 12 -

www.mitht.ru/e-library

Уточняем количество испарившейся воды:

W 1000 4,025 (159 100,2) 128,4кг

2264 100 4,19

Концентрация раствора:

Получили совпадение результатов.

Таким образом, W = 128,4 кг; a1 = 5,74%.

Задача №6

температуры t1 = 90ºC до конечной t2 = 30ºC. Воздух до и после охлаждения полностью насыщен паром. Его влагосодержание

(количество водяного пара на 1 кг абсолютно сухого воздуха) до

Требуется определить расход охлаждающей воды.

- 13 -

www.mitht.ru/e-library

Решение:

Тепло, отдаваемое воздухом, равно:

Q LB (I1 I2),

где I1, I2 – энтальпия влажного воздуха на 1 кг абсолютно сухого.

I 1 Cа.св. . tасв. . . x in,

где Cасв. . .,tа.св. . - теплоёмкость и температура сухого воздуха;in –

энтальпия пара, кДжкг .

Задача №7

Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кир-

пича 1 250 мм и слоя строительного войлока. Температура на

внутренней поверхности кирпичного слоя t1=110ºC, на внешней поверхности войлочного слоя t3=25ºC. Вычислить температуру в плоскости соприкосновения слоев кирпича и войлока, а также толщину слоя войлока, если удельный тепловой поток через

стенку камеры не превышает q 110Вт.

м2

Теплофизические свойства [2]:

- 14 -

www.mitht.ru/e-library

1 0,7мВтK – кирпича;

2 0,0465мВтK – войлока.

Решение:

t2 t1 q 1 110 110 0,250,7 70,7 0C

1

Задача №8

Определить тепловые потери через стенку вращающегося шарообразного варочного катка, внутренний диаметр которого d1 1,2м, толщина стенки котла и слоя изоляции 100мм.

Температура внутренней поверхности t1=140ºC, внешней по-

верхности t2=40ºC. Эквивалентный коэффициент теплопровод-

ности стенки и изоляции 0,1мВтK .

Решение:

d2 d1 2 1,2 0,2 1,4м

- 15 -

www.mitht.ru/e-library

Глава 3

Кондуктивный перенос тепла.

Задача №9

Определить количество тепла, передаваемого через пло-

скую чугунную стенку толщиной ч 100 мм и площадью F = 10

м2. На противоположных поверхностях стенки поддерживаются

температуры 1 2000С и 2 00С. Средняя теплопроводность

чугуна ч 42,5 мВтК .

- 16 -

www.mitht.ru/e-library

Задача №10

Определить количество тепла, передаваемого, в условиях предыдущей задачи, если изолировать стенку слоем глинистой

λа=0,15 мВтК , толщиной а 5 мм. Найти также эквивалентный

коэффициент теплопроводности трёхслойной стенки.

Решение:

Количество переданного тепла Q равно:

Эквивалентная теплопроводность трехслойной стенки:

- 17 -

www.mitht.ru/e-library

Задача №11

Медная труба имеет внутренний диаметр dвн=100 мм и тол-

щину стенки ст 10 мм. Труба изолирована снаружи плотным

теплопроводности меди м 382мВтK . Длина трубы 10 м.

Требуется определить количество передаваемого тепла и тем-

пературы между слоями ( 1 и 2), если известно, что температу-

ра внутренней поверхности вн 1000С, а наружной поверхно-

сти н 00С.

Решение:

- 18 -

www.mitht.ru/e-library

1 99,990С

Контрольный вопрос:

Насколько изменится количество передаваемого тепла, ес-

ли провести расчёт по формуле для плоской стенки.

Ответ: увеличится на 139 Вт.

Задача №12

поверхности днища равна вн 1000С, а наружной н 300С.

Требуется определить тепловой поток, передаваемый че-

рез трёхслойную стенку и температуру между слоями меди и

- 19 -

www.mitht.ru/e-library

асбеста .

2 (100 30)

1 0,505 0,49 1 0,515 0,505 1 0,565 0,515 377 0,505 0,49 0,192 0,515 0,505 0,135 0,565 0,515

298 Вт

Контрольный вопрос:

Чему будут равны Q и если вести расчёт по формулам для плоской стенки с той же поверхностью?

Ответ: Q 331,9Вт, 99,930.

Задача №13

Температурное поле в сечении бесконечного сплошного ци-

линдра с внутренним равномерно распределённым источником тепла (слой катализатора, электронагрев) когда на поверхности осуществляется теплообмен в граничных условиях III рода с ок-

- 20 -

www.mitht.ru/e-library