2 занятие семинар
.docЗадача 1. Внутренний диаметр стальной трубы паропровода равен 150 мм, а наружный 160 мм. Паропровод покрыт слоем теплоизоляции толщиной 100 мм. Температура на внутренней поверхности паропровода T1 = 400оС, температура на наружной поверхности изоляции T3 = 50оС. Определить тепловые потери с 1 м паропровода и вычислить температуру на границе соприкосновения паропровода и теплоизоляции. Коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы принять равным 1 = 46 Вт/(мК), а коэффициент теплопроводности теплоизоляции 2 = 0.08 Вт/(мК).
Задача 2. Внутренний диаметр стального трубопровода равен 100 мм, а наружный 110 мм. Трубопровод покрыт двумя слоями теплоизоляции одинаковой толщины; каждый слой имеет толщину 50 мм. Температура на внутренней поверхности трубопровода T1 = 250оС, температура на наружной поверхности изоляции T4 = 50оС. Определить тепловые потери с 1 м трубопровода и вычислить температуру на границе соприкосновения слоев теплоизоляции. Коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы принять равным 1 = 46 Вт/(мК), коэффициент теплопроводности первого слоя теплоизоляции, наложенного на поверхность трубы, равен 2 = 0.06 Вт/(мК), а второго (наружного) слоя 3 = 0.12 Вт/(мК).
Задача 3. Железобетонная дымовая труба с внутренним диаметром 800 мм и с наружным диаметром 1300 мм должна быть футерована внутри огнеупорным материалом с коэффициентом теплопроводности 1 = 0.5 Вт/(мК). Определить толщину футеровки и температуру наружной поверхности трубы из условий, чтобы тепловые потери с 1 м трубы не превышали 2000 Вт/м, а температура внутренней поверхности железобетонной трубы не превышала 200оС. Температура на внутренней поверхности футеровки T1 = 425оС. Коэффициент теплопроводности бетона принять равным 2 = 0.92 Вт/(мК).
Пояснение: футеровка (от немецкого слова Futter - подкладка) - внутренняя облицовка различных тепловых агрегатов, печей, труб и т.п., выполненная из огнеупорных и (или) химически стойких материалов для защиты от огня, коррозии, а также для теплоизоляции.
Задача 4. Внутренний диаметр стальной трубы неизолированного трубопровода, проложенного на открытом воздухе, равен 150 мм, а наружный 165 мм. По трубопроводу протекает вода со средней температурой T1 = 90оС, а температура окружающего воздуха T2 = —15оС. Коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы равен 1 = 46 Вт/(мК), коэффициенты теплообмена между водой и стенкой трубы и стенкой трубы и окружающим воздухом равны соответственно 1000 Вт/(м2К) и 12 Вт/(м2К). Определить тепловые потери с 1 м трубопровода.
Задача 5. Внутренний диаметр трубы, по которой движется сухой насыщенный водяной пар, равен 18 мм, а наружный 20 мм. Для уменьшения тепловых потерь на трубу надо наложить теплоизоляцию. Целесообразно ли для этого использовать асбест с коэффициентом теплопроводности = 0.11 Вт/(мК)? Коэффициент теплообмена между поверхностью теплоизоляции и окружающим воздухом равен 8 Вт/(м2К).
Задача 6. Труба теплообменного аппарата имеет внешний диаметр 300 мм и температуру на поверхности 280оС. Эту трубу надо теплоизолировать так, чтобы тепловые потери не превышали 200 Вт/м, а температура на внешней поверхности изоляции не превышала 30оС. Целесообразно ли для этого использовать минеральную вату с коэффициентом теплопроводности = 0.08 Вт/(мК)? Если да, то какой должна быть толщина слоя этой изоляции для заданных условий? Считать, что температура на поверхности трубы остается такой же, как и без изоляции. Коэффициент теплообмена между поверхностью теплоизоляции и окружающим воздухом принять равным 8 Вт/(м2К).
Задача 1. Внутренний диаметр стальной трубы паропровода равен 150 мм, а наружный 160 мм. Паропровод покрыт слоем теплоизоляции толщиной 100 мм. Температура на внутренней поверхности паропровода T1 = 400оС, температура на наружной поверхности изоляции T3 = 50оС. Определить тепловые потери с 1 м паропровода и вычислить температуру на границе соприкосновения паропровода и теплоизоляции. Коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы принять равным 1 = 46 Вт/(мК), а коэффициент теплопроводности теплоизоляции 2 = 0.08 Вт/(мК).
Задача 2. Внутренний диаметр стального трубопровода равен 100 мм, а наружный 110 мм. Трубопровод покрыт двумя слоями теплоизоляции одинаковой толщины; каждый слой имеет толщину 50 мм. Температура на внутренней поверхности трубопровода T1 = 250оС, температура на наружной поверхности изоляции T4 = 50оС. Определить тепловые потери с 1 м трубопровода и вычислить температуру на границе соприкосновения слоев теплоизоляции. Коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы принять равным 1 = 46 Вт/(мК), коэффициент теплопроводности первого слоя теплоизоляции, наложенного на поверхность трубы, равен 2 = 0.06 Вт/(мК), а второго (наружного) слоя 3 = 0.12 Вт/(мК).
Задача 3. Железобетонная дымовая труба с внутренним диаметром 800 мм и с наружным диаметром 1300 мм должна быть футерована внутри огнеупорным материалом с коэффициентом теплопроводности 1 = 0.5 Вт/(мК). Определить толщину футеровки и температуру наружной поверхности трубы из условий, чтобы тепловые потери с 1 м трубы не превышали 2000 Вт/м, а температура внутренней поверхности железобетонной трубы не превышала 200оС. Температура на внутренней поверхности футеровки T1 = 425оС. Коэффициент теплопроводности бетона принять равным 2 = 0.92 Вт/(мК).
Пояснение: футеровка (от немецкого слова Futter - подкладка) - внутренняя облицовка различных тепловых агрегатов, печей, труб и т.п., выполненная из огнеупорных и (или) химически стойких материалов для защиты от огня, коррозии, а также для теплоизоляции.
Задача 4. Внутренний диаметр стальной трубы неизолированного трубопровода, проложенного на открытом воздухе, равен 150 мм, а наружный 165 мм. По трубопроводу протекает вода со средней температурой T1 = 90оС, а температура окружающего воздуха T2 = —15оС. Коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы равен 1 = 46 Вт/(мК), коэффициенты теплообмена между водой и стенкой трубы и стенкой трубы и окружающим воздухом равны соответственно 1000 Вт/(м2К) и 12 Вт/(м2К). Определить тепловые потери с 1 м трубопровода.
Задача 5. Внутренний диаметр трубы, по которой движется сухой насыщенный водяной пар, равен 18 мм, а наружный 20 мм. Для уменьшения тепловых потерь на трубу надо наложить теплоизоляцию. Целесообразно ли для этого использовать асбест с коэффициентом теплопроводности = 0.11 Вт/(мК)? Коэффициент теплообмена между поверхностью теплоизоляции и окружающим воздухом равен 8 Вт/(м2К).
Задача 6. Труба теплообменного аппарата имеет внешний диаметр 300 мм и температуру на поверхности 280оС. Эту трубу надо теплоизолировать так, чтобы тепловые потери не превышали 200 Вт/м, а температура на внешней поверхности изоляции не превышала 30оС. Целесообразно ли для этого использовать минеральную вату с коэффициентом теплопроводности = 0.08 Вт/(мК)? Если да, то какой должна быть толщина слоя этой изоляции для заданных условий? Считать, что температура на поверхности трубы остается такой же, как и без изоляции. Коэффициент теплообмена между поверхностью теплоизоляции и окружающим воздухом принять равным 8 Вт/(м2К).