termodunRozv_39_yazki_do_testiv

Розділ 10

Що називається конвективним теплообміном? Конвективним теплообміном (тепловіддачею)

називається процес перенесення теплоти від поверхні твердого тіла до рідкого (газового) середовища або навпаки.

Що являє собою тепловіддача? Теплообмін між рухомою рідиною або газом і поверхнею якого

небудь тіла наз. ТЕПЛОВІДДАЧЕЮ.

Що являє собою коефіцієнт тепловіддачі? Коефіцієнт тепловіддачі – величина, яка характеризує

інтенсивність тепловіддачі і рівна густині теплового потоку на поверхні розділу, віднесеного до температурного напору між середовищем і поверхнею.

Вкажіть одиниці вимірювання коефіцієнта тепловіддачі: Вт/(м2 К). Вкажіть основне рівняння тепловіддачі: Q (tC tP )F .

Що являє собою вільна конвекція? Вільною називається конвекція, яка відбувається внаслідок

різниці густин нагрітих і холодних частин рідини під впливом фізичного поля (гравітаційного, магнітного, електричного).

Що являє собою вимушена конвекція? Вимушеною конвекцією називається рух, що виникає під

дією сторонніх збудників, наприклад насоса, вентилятора, вітру і інші.

Конвекцією називається: Конвективний теплообмін – теплообмін, зумовлений перенесенням

теплоти конвекцією і теплопровідністю.

Природна конвекція це: конвекція, яка відбувається внаслідок різниці густин нагрітих і

холодних частин рідини під впливом фізичного поля (гравітаційного, магнітного, електричного). Вимушена конвекція це: рух, що виникає під дією сторонніх збудників, наприклад насоса,

вентилятора, вітру і інші.

Ламінарний рух це: рух теплоносія, при якому можливе існування стаціонарних траєкторій його

частин.

Турбулентний рух це: рух теплоносія з хаотично змінними в часі траєкторіями частин, при якому

в потоці виникають нерегулярні пульсації швидкості, тиску і інших параметрів, нерівномірно розподілених в потоці.

Критерій Рейнольдса характеризує: співвідношення сил енерції і молекулярного тертя . Критерій Грасгофа характеризує: співвіднош. Підіймальної сили , яка виникає внаслідок різниці

густини нагрітих і холодних частин рідини і сили молекулярного тертя.

Критерій Прандтля характеризує: фізичні властивості рідини або газу і їх вплив на конвективні

явища .

Число Нуссельта визначається за рівнянням подібності, яке в загальному має вигляд :

Nu=cRemPrnGrp(Prp/Prc)0,25.

1

За якою формулою визначається коефіцієнт об’ємного розширення газів? T .

Вкажіть критеріальне рівняння для процесу, в якому відбувається вимушена конвекція.

Nu=0,15Re0,33Pr0,43Gr0,1(Prp/Prc)0,25εl або Nu=0,021Re0,8Pr0,4(Prp/Prc)0,25εl.

Визначити температуру поверхні труби для опалення гаражу, якщо необхідний тепловий потік 850 Вт, діаметр труби складає 36 мм, довжина труби 7 м. Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні труби до повітря

18 Вт/(м2·К). Температура повітря 20 оС. Q=λπdl(tc-tp); tc=q/( λπdl)+tp=437,7(C).

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до оточуючого її повітря = 12 Вт/(м·К), густина теплового потоку - 500 Вт/м2.. Визначити температуру поверхні стінки, якщо температура повітря складає 20 оС. Q/λ+tptc=66.

Тепловіддача це є: Теплообмін між рухомою рідиною або газом і поверхнею якого небудь тіла .

31

При передачі теплоти конвективно перенесення теплоти відбувається за рахунок: мікрочастинок і

макроскопічними об’ємами.

Теплота передається конвективно в; Вкажіть критерії, які використовують при визначенні коефіцієнта тепловіддачі вільної конвекції за стаціонарних умов Gr, Pr.

Наведіть критерії, які використовуються при визначенні коефіцієнта тепловіддачі вимушеної конвекції

Re, Pr.

В трубі квадратного перерізу, сторона якого 40 мм, рухається повітря з швидкістю 1 м/с при температурі 100 0С. Визначити критерій Рейнольда. Кінематична в’язкість повітря при заданій температурі 23,1310-6 м2/с. Re=ωl/ν=1729.

Визначити коефіцієнт тепловіддачі від стінки до оточуючого її повітря, якщо густина теплового потоку - 1800 Вт/м2, температура повітря 18 оС, температура стінки 180 оС. α=q/(tc-tp)=11,11.

Знайти критерій Грасгофа для випадку вільної конвекції біля горизонтальної труби довжиною 5 м і діаметром 20 см, якщо температура поверхні труби 15 0С. а температура оточуючого повітря 25 0С. Кінематична в’язкість теплоносія 15,510-6 м2/с. Gr=gd3del’ta(t)/(ν2Tp)=10957825.

Визначити коефіцієнт тепловіддачі від вертикальної труби висотою 3 м, коефіцієнт теплопровідності повітря дорівнює 0,0207 Вт/(м К), а критерій Нусельта складає 435. α=Nuλ/l=3,0015.

Обчислити температуру зовнішньої поверхні труби діаметром 20 см і довжиною 5 м, якщо тепловий потік дорівнює 20 кВт, а температура повітря в приміщенні складає 20 0С. Коефіцієнт тепловіддачі від труби до повітря 8 Вт/(м2 К). tc=Q/(αF)+tp=815,77.

Визначити коефіцієнт тепловіддачі від води до внутрішньої поверхні труби діаметром 17 мм, якщо коефіцієнт теплопровідності води дорівнює 0,659 Вт/(м К), а критерій Нусельта складає 72,5:

α=Nuλ/l=2810,44.

Визначити коефіцієнт тепловіддачі при русі води в горизонтальній трубі діаметром d = 8 мм, якщо швидкість води в трубі w = 1 м/с, температура води tр = 80 0C, температура стінки труби tс = 20 0C. При t = 80 0C: λв = 0,675 Вт/(м К), νв = 0,365·10-6 м2/с, Prв = 2,21. При розв’язуванні задачі скористатись критеріальним рівнянням Nu 0,021Re0,8 Pr0,43 : α=Nuλ/d=352324,095.

Визначити коефіцієнт тепловіддачі α від стінки труби діаметром d = 60 мм до води швидкість якої w = 2 м/с, а її температура tв = 40 0C. Температура стінки tс = 90 0C. При температурі tв = 40 0C: λв = 0,630

Вт/(м К), νв = 0,659·10-6 м2/с Prв = 4,31. При tс = 90 0C: Prс = 1,95. При розв’язанні задачі скористатися критеріальним рівнянням: Nup = 0.021Re0.8·Prв0.43(Prв /Prс)0.25: α=Nuλ/d=8139,2.

За якою формулою визначається критерій, що встановлює режим руху рідини при вимушеній конвекції?

Nu=cRemPrn(Prn/Prc)p.

За якою формулою визначається критерій, що характеризує режим руху рідини при вільній конвекції?

Nu=c(PrGr)n(Prp/Prc)p

Вкажіть диференціальне рівняння тепловіддачі. dQ=kidel’ta(ti)dFi.

Визначити тепловий потік з поверхні вертикальної стінки розмірами 2х2 м, якщо критерій Нуссельта становить 200, а коефіцієнт теплопровідності повітря = 0.012 Вт/(м·К). Температура повітря 22 оС, а

температура стінки 92 оС. Q=αF(tc-tp); α=Nuλ/l; Q=336.

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до оточуючого її повітря = 8 Вт/(м·К), температура стінки 200 оС, температура повітря 20 оС. Визначити густину теплового потоку. q=α(tc-tp)=1440.

Визначити коефіцієнт тепловіддачі від стінки до оточуючого її повітря, якщо густина теплового потоку - 1500 Вт/ м2, температура повітря 20оС, температура стінки 200 оС. α=q/(tc-tp)=8,33.

Визначити тепловий потік з поверхні вертикальної стінки розмірами 3х3 м, якщо критерій Нуссельта становить 120, а коефіцієнт теплопровідності повітря = 0.015 Вт/(м·К). Температура повітря 21оС, а

температура стінки 120оС. Q=αF(tc-tp); α=Nuλ/l; Q=534,6.

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до оточуючого її повітря =12 Вт/м2К, температура стінки 160оС, температура повітря 22оС. Визначити густину теплового потоку. q=α(tc-tp)=1656.

Визначити температуру поверхні труби для опалення гаражу, якщо необхідний тепловий потік складає 590 Вт, діаметр труби 42 мм, довжина труби 4 м. Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні труби до повітря 16 Вт/(м2·К). Температура повітря 18 оС. tc=Q/(αF)+tp=87,87.

32

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до оточуючого її повітря = 15 Вт/(м2·К), густина теплового потоку - 600 Вт/м2 при температурі повітря 16 оС. Визначити температуру стінки. tc=q/α+tp=56(C).

Обігрівання приміщення відбувається горизонтальною трубою діаметром 25 см, в якій рухається вода з температурою 104 0С, температура в приміщенні 22 0С. Визначити необхідну довжину труби, якщо коефіцієнт тепловіддачі дорівнює 10,1 Вт/(м2 К), а необхідний тепловий потік для обігріву складає 30

кВт. l=Q/(απd(tc-tp))=46,14.

Коефіцієнт тепловіддачі від горизонтально розміщеної труби 8,5 Вт/(м2 К), температура поверхні труби 100 0С, температура повітря в приміщенні 20 0С. Обчислити тепловий потік, якщо довжина труби 20 м,

а її діаметр 0,3 м. Q=αF(tc-tp)=12817,7(Bt).

Визначити довжину труби для опалення гаражу, якщо необхідний тепловий потік дорівнює 680 Вт, діаметр труби складає 40 мм, коефіцієнт тепловіддачі від поверхні труби до повітря 16 Вт/(м2·К). Температура на поверхні труби 90 оС, температура повітря 16 оС. l=Q/(απd(tc-tp))=4,57.

По трубопроводу з внутрішнім діаметром 70 мм рухається повітря при температурі 100 0С. Визначити коефіцієнт тепловіддачі, якщо швидкість повітря в трубі 4,5 м/с. При заданій температурі коефіцієнт теплопровідності повітря = 0,0321 Вт/(м К), а кінематична в’язкість = 23,13 10-6 м2/с, критерій Прандтля Рr = 0,688.

При розв’язуванні задачі скористатись критеріальним рівнянням Nu 0,021Re0,8 Pr0,43 . α=Nuλ/d=16,64. Визначити коефіцієнт тепловіддачі при вільній конвекції від вертикальної труби висотою h = 6 м до повітря. Температура труби tс = 250 0C, температура повітря tп = 20 0C. При температурі 20 0C фізичні властивості повітря λп = 0,026 Вт/(м·К), Pr = 0,703, νп = 15,06·10-6 м2/с. При розв’язуванні задачі скористатися критеріальним рівнянням: Nup = 0.15 (Gr /Pr)0.33. Gr=gβdel’ta(t)h3/ν2; β=1/Tn;

Nup=2986,7; α=Nuλ/h=12,94.

Визначити довжину труби для опалення гаражу, якщо необхідний тепловий потік дорівнює 860 Вт, діаметр труби складає 35 мм, коефіцієнт тепловіддачі від поверхні труби до повітря 18 Вт/(м2·К). Температура поверхні труби 80 оС, температура повітря 20 оС. l=Q/(απd(tc-tp))=7,24.

Розділ 11

Задачі рівня складності A

Теплота передається тільки електромагнітними хвилями в; Тепловому випромінюванні

При передачі теплоти випромінюванням перенесення теплоти відбувається за рахунок: Електромагнітних хвиль Випромінювання це є:

Розповсюдження у просторі внутрішньої енергії випромінюючи тіла шляхом електромагнітних хвиль Розмірність інтегральної випромінювальної здатності Е

[Вт/м2 ] Е=dQ/dF

Щο являє собою інтегральна густина потоку випромінювання Що являє собою спектральна густина потоку випромінювання

Відношення густини інтегрального випромінювання в нескінчено маломі інтервалі довжини хвиль до величини цього інтервалу Eλ=dE/dλ

Які енергетичні перетворення мають місце при променистому теплообміні між сірими тілами?

Від яких величин залежить спектральна густина потоку випромінювання абсолютно чорного тіла за законом Планка?

Від λ-довжина хвилі Т-абсолютна температура тіла Наведіть закон Віна

Добуток довжини хвилі λмак при якій досягається максимальне значення І 0ƛ на температуру Т-величина постійна

λмакТ=2.896*10 -3

Сформулюйте закон Ламберта Залежність розподілу енергії випромінювання що випускається абсолютно чорним тілом від напрямку його поширення відносно поверхні тіла

33

Задачі рівня складності B

Розмірність спектральної густини потоку випромінювання Вт/м2 Наведіть математичний вираз закону Віна.

λмакТ=2.896*10 -3

Графічна інтерпретація закону Віна.

Наведіть математичний вираз закону Стефана-Больцмана для сірих тіл

E=C (100Т )4

Що являє собою міра чорноти сірого тіла?

= Е С Е0 С0

Від яких межах міняється міра чорноти сірого тіла?

=0-1

За якою формулою розраховується приведена міра чорноти двох паралельних поверхонь, між якими відбудеться променистий теплообмін?

Математичний вираз закону Кірхгофа

Е/А=Е0 Математичний вираз закону Ламберта.

Е Еnсоs

Задачі рівня складності C

Наведіть математичний вираз закону Стефана-Больцмана для абсолютно чорних тіл

E0 0T 4

Чому дорівнює ефективне випромінювання плоскої поверхні?

Eеф Е1 (1 А)Е2

34

Розділ 12

Задачі рівня складності A

При передачі теплоти теплопередачею перенесення теплоти відбувається за рахунок: Теплопередача це є:

Зяких елементарних способів перенесення теплоти складається теплопередача? Який фізичний зміст поверхневого коефіцієнта теплопередачі?

Які рівняння використовують при тепловому розрахунку теплообмінних апаратів? Що таке коефіцієнт теплопередачі?

Яка одиниця вимірювання поверхневого коефіцієнта теплопередачі? Яка одиниця вимірювання лінійного коефіцієнта теплопередачі ? Записати основне рівняння теплопередачі.

Яка розмірність повного термічного опору плоскої багатошарової стінки? Яка розмірність повного термічного опору циліндричної одношарової стінки? Основне рівняння теплопередачі для випадку плоскої поверхні.

Основне рівняння теплопередачі для випадку циліндричної поверхні. Формула зв’язку поверхневого і лінійного коефіцієнтів теплопередачі

Рівняння для розрахунку коефіцієнта теплопередачі для плоскої багатошарової стінки Рівняння для розрахунку коефіцієнта теплопередачі для циліндричної багатошарової стінки Рівняння для розрахунку коефіцієнта теплопередачі для плоскої одношарової стінки. Рівняння для розрахунку коефіцієнта теплопередачі для циліндричної одношарової стінки. Загальний термічний опір теплопередачі для випадку плоскої одношарової стінки Загальний термічний опір теплопередачі для випадку циліндричної одношарової стінки Графік зміни температури при теплопередачі через плоску двошарову стінку коли 1 2 .

Збоку якого теплоносія доцільно збільшувати коефіцієнт тепловіддачі з метою інтенсифікації теплопередачі, якщо 1 2 ?

Графік зміни температури при теплопередачі через циліндричну двошарову стінку коли 1 2 .

Збоку якого теплоносія доцільно збільшувати коефіцієнт тепловіддачі з метою інтенсифікації теплопередачі, якщо 1 2 ?

Збоку якого теплоносія доцільно збільшувати коефіцієнт тепловіддачі з метою інтенсифікації теплопередачі, якщо 1 2 ?

Покажіть графічно залежність питомого лінійного теплового потоку від товщини ізоляції, матеріал якої обрано з порушенням умови підбору за коефіцієнтом теплопровідності.

За якою умовою обирається матеріал теплової ізоляції циліндричної поверхні?

З боку якого теплоносія доцільно накладати ребра на поверхню теплопередачі, яка розділяє теплоносії? Наведіть рівняння теплового балансу рекуперативного теплообмінного апарату.

За якою формулою розраховується середній температурний напір прямоточного рекуперативного теплообмінного апарату?

За якою формулою розраховується середній температурний напір протиточного рекуперативного теплообмінного апарату у випадку коли W1 W2 ?

Зобразіть графік зміни температур теплоносіїв в протиточному рекуператорі, коли умовний еквівалент холодного теплоносія менший за умовний еквівалент гарячого.

Зобразіть графік зміни температур теплоносіїв в прямоточному рекуператорі, коли умовний еквівалент гарячого теплоносія менший за умовний еквівалент холодного.

За якою формулою визначається середній температурний напір у випадку прямоточної схеми руху теплоносіїв?

За якою формулою визначається умовний еквівалент теплоносія? Яка розмірність водяного еквівалента теплоносія?

Покажіть графічно залежність питомого лінійного теплового потоку від товщини ізоляції, матеріал якої обрано з дотриманням умови підбору за коефіцієнтом теплопровідності.

35

Для гарячого теплоносія умовний еквівалент більший ніж умовний еквівалент холодного теплоносія. Для якого теплоносія зміна температури в теплообміннику буде більшою?

Задачі рівня складності B

Чому дорівнює лінійний коефіцієнт теплопередачі, якщо поверхневий коефіцієнт теплопередачі складає 30 Вт/(м2·К) при середньому діаметрі розділюючої твердої поверхні 0,03 м?

kl=k/dсер=1000 Вт/мК

Чому дорівнює лінійний коефіцієнт теплопередачі, якщо питомий лінійний тепловий потік складає 3140 Вт/м, а середній температурний напір дорівнює 100 К?

kl= ql/∆tсер=31.4 Вт/мК

При якому середньому температурному напорі питомий лінійний тепловий потік через циліндричну поверхню буде складати 314 Вт/м, якщо лінійний коефіцієнт теплопередачі дорівнює 1 Вт/(м·К)?

∆tсер= ql/kl=314 K

Чому дорівнює поверхневий коефіцієнт теплопередачі, якщо лінійний коефіцієнт теплопередачі складає 5 Вт/(м·К), а середній діаметр циліндричної теплолередаючої поверхні – 0,05 м?

k= kl/dсер = 100 Вт/м2К

Чому дорівнює критичний діаметр ізоляції, якщо коефіцієнт теплопровідності ізоляції складає 0,1 Вт/(м·К), а коефіцієнт тепловіддачі від ізоляції до оточуючого її повітря – 10 Вт/(м2·К)?

dkp=2λ/α = 0.02 м

Яким повинен бути коефіцієнт теплопровідності матеріалу ізоляції, якщо зовнішній діаметр трубопроводу складає 0,02 м, а коефіцієнт тепловіддачі до оточуючого повітря дорівнює 10 Βт/(м2·Κ)?

λ= αd=0.2 Вт/мК

При якому значенні коефіцієнта теплопередачі тепловий потік через поверхню площею 2 м2 буде дорівнювати 20000 Вт, якщо середній температурний напір складає 100 К?

k=Q/(F∆tсер)=100 Вт/м2К

При якому середньому температурному напорі тепловий потік через поверхню площею 6 м2 буде дорівнювати 36000 Вт, якщо коефіцієнт теплопередачі складає 100 Вт/(м2·К)?

∆tсер= Q/(k-T)=60 K

Зобразіть графік зміни температур теплоносіїв в протиточному рекуператорі, коли умовний еквівалент холодного теплоносія більший за умовний еквівалент гарячого.

Зобразіть графік зміни температур теплоносіїв в прямоточному рекуператорі, коли умовний еквівалент гарячого теплоносія більший за умовний еквівалент холодного.

36

Визначити коефіцієнт теплопередачі через плоску стінку, яка з однієї сторони омивається гарячими газами з температурою 1200 0С, а з іншої водою з температурою 200 0С. Коефіцієнти тепловіддачі відповідні рівні 45 Вт/(м2 К), 6000 Вт/(м2 К), товщина стінки 14 мм, а коефіцієнт теплопровідності стінки 58 Вт/(м К).

Густина теплового потоку через плоску стінку парового котла 44100 Вт/м2. Визначити температуру на поверхні стінки зі сторони газів, якщо температура топкового газу 1200 0С, температура води 200 0С, коефіцієнт тепловіддачі відповідно рівні 45 Вт/(м2 К) і 6000 Вт/(м2 К).

Задачі рівня складності C

Визначити втрату теплоти з поверхні 1 метра труби гарячого водопостачання якщо його діаметр 76 мм, товщина стінки труби 3 мм, коефіцієнт теплопровідності матеріалу труби 50 Вт/(м К). Температура води 95 0С, температура довкілля 15 0С. Коефіцієнт тепловіддачі від води до стінки труби 5000 Вт/(м2 К) і від труби до повітря 15 Вт/(м2 К).

Втрата теплоти з одного метра труби внутрішнім діаметром 76 мм, товщиною стінки 3 мм і коефіцієнтом теплопровідності матеріалу 50 Вт/(м К) становить 308 Вт. Температура води в трубі 95 0С, зовнішня температура повітря 15 0С. Коефіцієнт тепловіддачі від води до стінки труби 5000 Вт/(м2 К) і від труби до повітря 15 Вт/(м2 К). Визначити у скільки разів зменшаться втрати тепла, якщо трубу ізолювати шарм совеліту товщиною 20 мм, коефіцієнт теплопровідності якого 0,0975 Вт/(м К).

В сталевому трубопроводі з внутрішнім діаметром 60 мм і товщиною 3 мм тече розсіл з температурою мінус 22 0С, коефіцієнт тепловіддачі від розсолу до труби 1750 Вт/(м2 К) і від труби до оточуючого повітря 17,5 Вт/(м2 К), коефіцієнт теплопровідності сталі 48 Вт/(м К). Визначити тепловий потік через поверхню 1 м труби, якщо температура на його зовнішній поверхні мінус 21,5 0С.

Визначити густину теплового потоку через плоску стінку водонагрівача товщиною δ = 10 мм з λ = 50 Вт/(м·К);. Температура газів t1 = 1127 0C, температура води 227 0C, коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки α1 = 100 Вт/(м2·К) і від стінки до киплячої води α2 = 5000 Вт/(м2·К). При цьому зі сторони газів утворився накип товщиною 30 мм з λн = 0,9 Вт/(м·К)

38