33

Министерство аграрной политики Украины Керченский государственный морской технологический университет Кафедра судовых энергетических установок ТЕплопередача мЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по ПРАКТИЧЕСКИм ЗАНЯТИям направления 6.070104 "Морской и речной транспорт" Для студентов специальности "эксплуатация судовых энергетических установок" дневной формы обучения Керчь, 2009

Автор: Богатырева Е.В., преподаватель кафедры ­­­­­­­­­­­­ СЭУ КГМТУ.

Рецензенты: Конюков В.Л., к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ.

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры СЭУ КГМТУ,

протокол № от г.

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании учебно-методического совета МФ КМТИ,

протокол № от г.

Методические указания утверждены на ученом совете КМТИ, протокол № от______г.

 Керченский государственный морской технологический университет

Содержание

Введение……………………………………………………………………	4
Темы практических занятий…………………………..…………………..	4
Общие требования к решению задач………………………...…………..	4
Практическое занятие 1………………………...………………………..	5
Практическое занятие 2...………………………………………………..	10
Практическое занятие 3…………………………………………………	15
Практическое занятие 4...……………………………………………….	18
Практическое занятие 5……………………………………………….…	22
Список использованной литературы……………………………………..	26
Приложение А……………………………………………………………..	27
Приложение Б……………………………………………………………...	28
Приложение В…………………………………………………………......	28
Приложение Д…………………………………………………………......	28
Приложение Ж………………………………………………………….....	29
Приложение З……………………………………………………………...	29

Введение

Методические указания содержат перечень тем практических занятий, предусмотренных рабочей программой курса, общие требования к выполнению заданий, типовые задачи, составленные по темам практических занятий.

В методические указания включены примеры решения задач по теплопередаче. С целью закрепления полученных знаний по каждой теме приводятся задачи для самостоятельного решения, перечень контрольных вопросов, рекомендуемая литература. В приложении дан справочный материал, необходимый для выполнения заданий, а также типовые задачи к модульным контрольным работам.

Темы практических занятий

1. Теплопроводность через плоские и цилиндрические однослойные и многослойные стенки.

2. Теплообмен при вынужденной конвекции.

3. Теплообмен при свободной конвекции.

4. Теплообмен излучением.

5. Расчет теплообменного аппарата

Общие требования к решению задач

1. К решению задач следует приступать только после изуче­ния соответствующего раздела курса.

2. При решении задач следует кратко записывать условие зада­чи. Все данные величины должны быть переведены в систему СИ.

3. Решение задачи необходимо сопровождать пояснениями, включающими записи формул в общем виде, единицы измерения подставляемых в формулы величин, ссылку на использованные источники.

4. Вычисления необходимо выполнять в развернутом виде с подста­новкой числовых значений каждой величины в общую формулу.

5. Термо динамические циклы на идиаграммах необходимо изображать в масштабе с указанием направления протекания процессов, а также показывать участки диаграммы, на которые осуществляется подвод или отвод теплоты.

6. В заключение следует записать окончательные результаты в виде ответа на поставленные в задаче вопросы.

Практическое занятие 1 Теплопроводность через плоские и цилиндрические однослойные и многослойные стенки

Рекомендуемая литература

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1980. – с.306-321.

2. Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче/ Е.В. Дрыжаков, С.И. Исаев, Н.К. Корнейчук и др./ Под ред. Б.Н. Юдаева. – М.: Высшая школа, 1968. – с. 192-202.

3. Теплотехника/ М.М. Хазен, Г.А. Матвеев, М.Е. Грицевский, Ф.П.Казакевич/ Под ред. Г.А. Матвеева. – М.: Высшая школа, 1981. – с. 164-175.

4. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. - М.: Высшая школа, 1988. – с.170-176.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Назовите виды переноса теплоты. В чем их различие?

2. Что называется температурным полем?

3. Дайте определение градиента температуры. Какова его размерность?

4. Сформулируйте основной закон теплопроводности.

5. Что характеризует коэффициент теплопроводности? Какова его размерность?

6. Каков закон распределения температур по толщине плоской и цилиндрической стенок?

7. Как определить температуру между слоями в многослойных плоских и цилиндрических стенках?

Примеры решения задач

_{Задача 1.1. Температуры на внешних поверхностях двухслойной стенки t1 = 1300} ^о_{С и t3 = 75} ^о_{С, толщины первого и второго слоя 1 = 225 мм и 2 = 425 мм, коэффициенты теплопроводности материала стенок 1 = 1,5 Вт/м∙К и 2 = 1,2 Вт/м∙К. .}

_{Определить величину удельного теплового потока, температуру на границе слоев, коэффициент теплопроводности эквивалентной стенки.}

_{Рис.1. К задаче 1.1.}

_{Решение. Термические сопротивления стенок определяем по формуле:}

_{. (1)}

_м²_∙К/Вт;

_м²_∙К/Вт.

_{Суммарное термическое сопротивление: +м}²_∙К/Вт.

_{Удельный тепловой поток:}

_{. (2)}

_Вт/м²_.

_{Температура на границе слоев:}

^о_С.

_{коэффициент теплопроводности эквивалентной стенки:}

_{Вт/м∙К.}

_{Ответ: Вт/м}²_, ^о_{С, Вт/м∙К.}

Задача 1.2. Стальная труба с диаметрами =100 мм,=110 мм (= 50 Вт/(м·К)), покрыта изоляцией в два слоя одинаковой толщины= 50 мм. Температура внутренней поверхности трубы=250^оС, наружной поверхности изоляции = 50^оС.

Определить потери теплоты через изоляцию с 1 м длины трубы и температуру на границе соприкосновения слоев изоляции, если первый слой изоляции, накладываемый на поверхность трубы, выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности = 0,06 Вт/м·К, второй слой – из материала с= 0,12 Вт/м·К.

Решение. В случае многослойной цилиндрической стенки линейная плотность теплового потока одинакова для каждого слоя. В общем случае дляслоёв:

, (3)

где=-полное термическое сопротивление теплопроводности многослойной цилиндрической стенки.

Рис.2. К задаче 1.2.

Для рассматриваемого случая:

=89,557 Вт/м.

Температура на границе соприкосновения слоёв определяется по формуле:

. (4)

Тогда в соответствии с условием задачи:

^оС

Ответ: =89,557 Вт/м, ^оС.

задачи для самостоятельного решения

Задача 1.3. Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной 250 мм и слоя строительного войлока. Температура на внешней поверхности кирпичного слоя = 110^оС, на внешней поверхности войлока = 25 ^оС. Коэффициенты теплопроводности красного кирпича и строительного войлока соответственно = 0,7 Вт/(м·К) и= 0,0465 Вт/(м·К) и не зависят от температуры.

Определить температуру в плоскости соприкосновения слоёв и определить толщину войлочного слоя при условии, что тепловые потери через 1 м² стенки камеры не превышает = 110 Вт/м².

Ответ: 70,7^оС, =19,3 мм.

Задача 1.4. Стальная труба с диаметрами =100 мм,=110 ммпокрыта слоем изоляции толщиной = 80 мм. Температура внутренней поверхности трубы=100^оС, наружной поверхности изоляции = 30^оС. Коэффициент теплопроводности материала трубы = 50 Вт/м·К.

Определить потери теплоты через изоляцию с 1 м длины трубы и температуру на границе соприкосновения слоев трубы и изоляции, если слой изоляции выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности = 0,15 Вт/м·К.

Ответ: =73,4 Вт/м, ^оС.