- •Методическое пособие
- •Дисциплины
- •Направление
- •110300 Агроинженерия
- •Оглавление
- •Условные обозначения
- •1 Теплопроводность при стационарном режиме
- •1.1 Теплопроводность плоской степени
- •1.2 Теплопроводность цилиндрической стенки
- •1.3 Теплопроводность шаровой стенки
- •1.4 Теплопроводность тел с внутренним источником теплоты
- •1.5 Примеры решения задач
- •1.5.1 Плоская стенка
- •1.5.2 Цилиндрические и шаровые стенки
- •2 Конвективный теплообмен
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Числа подобия
- •2.3 Свободная (естественная) конвенция
- •2.3.1 Примеры решения задач
- •2.4 Вынужденная конвекция
- •2.5 Конвективный теплообмен через зернистый слой
- •2.6 Теплоотдача суспензий
- •2.7 Теплообмен при изменении агрегатного состояния
- •2.7.1 Теплообмен при кипении
- •2.7.2 Теплообмен при конденсации
- •3 Расчет теплообмена излучением
- •4 Расчет теплообмена конвекцией и излучеием
- •Приложение в
- •Приложение г
- •Приложение д
- •Приложение е
- •Библиографический список
1.5 Примеры решения задач
1.5.1 Плоская стенка
Пример 1.1 Стенка из красного кирпича длиной 15 м, высотой 3,5 м и толщиной 0,63 м имеет теплопроводность 0,81 Вт/(м·К). Температура на внутренней поверхности стенки 18С, а на наружной - 30С.
Определить поверхностную плотность теплового потока, тепловой поток, а также потери теплоты через стенку в течение сутки.
Решение.Поверхностная плотность теплового потока
Вт/м2.
Тепловой поток
Вт
Потери теплоты через стенку в течении сутки.
Q=Ф·=3240·24·3600=279,936·106Дж=279,936 МДж
Пример 1.2
Плоская стенка топки выполнена из шамотного кирпича толщиной 250 мм. Температура внутренней поверхности стенки t1=1350C, наружнойt2=50C. Теплопроводность шамотного кирпича зависит от температуры и определяется зависимостью=о(1+вt)=0,838(1+7·10-4t). Построить график распределения температуры в стенке при х=0,50; 100; 150; 200 и 250 мм.
Решение.В случае линейной зависимости теплопроводности от температуры поверхностная плотность теплового потока
,
где Вт/(м·К).
Тогда Вт/м2.
Температура на любом расстоянии хот поверхности стенки определяем по формуле
х, мм |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
t, C |
1350 |
1141 |
916 |
667 |
384 |
50 |
Рисунок 1.6 |
Пример 1.3 Поверхность теплообменного аппарата 12,0 м2; стенка состоит из нержавеющей сталин.с.=15,1 Вт/(м·К);н.с.=8 мм; слоя стеклянной ватыс.в.=0,037 Вт/(м·К).с.в.=60 мм; деревянной обшивки из сосновых досокс.д.=0,107 Вт/(м·К);д=20 мм и слоя масляной краскик=0,29 Вт/(м·К);к=1 мм. Температура внутренней поверхности аппарата t1=180C, наружной поверхности изоляцииtIII=82C. Определить эквивалентную теплопроводность многослойной стенки, тепловой поток через стенку и температуру на наружной поверхности обшивки. |
Решение. Эквивалентная теплопроводность многослойной стенки
из данного уравнения находим
С.
Вт/м2.
q=A·q=12·60,4 =724,8 Вт.
Определяем температуру наружной поверхности обшивки
С
Определяем температуру на поверхности краски
С.
Определяем тепловой поток через эквивалентную теплопроводность экв.
Вт
ЗАДАЧИ
1.1Определить теплопроводность материала стенки, если при толщине ее=61 см и разности температур на поверхностяхt=50Cповерхностная плотность теплового потокаq=67 Вт/м2.
1.2 В сушильную камеру со стенками толщиной 250 мм из строительного кирпичас.к.=0,77 Вт/(м·К) с горячим воздухом подводится тепловой поток 650 кВт; 95% этого количества теплоты используется при сушке и затем отводится с рециркулирующим воздухом, а остальное теряется через стенки камеры поверхностью 210 м2. Температура наружной поверхности камеры 35С.
Определить температуру на внутренней поверхности сушильной камеры.
1.3Холодильная камера отделена от цеха стенкой из строительного кирпича толщиной 50 см.с.к.=0,81 Вт/(м·К), покрытой со стороны цеха штукатуркойшт.=0,78 Вт/(м·К), а со стороны камеры – шлаковой ватойш.в.=0,07 Вт/(м·К) и такой же штукатуркой. Толщина каждого слоя штукатуркишт.=0,20 м. Температура воздуха в цехе 20С при относительной влажности=70%. Через стенку проникает тепловой поток 476,8 КДж на 1 м2за 8 часов.
Определить минимальную толщину слоя шлаковой ваты, при которой выпадение влаги на поверхность стенки со стороны цеха будет исключено.
1.4Для уменьшения тепловых потерь стеной здания и повышения температуры внутренней поверхности кирпичной стены во избежание сырости в помещении применена изоляция слоем пенопласта толщиной 50 мм в вариантах.
Рисунок 1.7 Варианты применения изоляции стены здания слоем пенопласта.
Определить процент сбереженной теплоты по сравнению с вариантом в; температуру кирпичной стены со стороны помещения в случае а, и кирпичной стены со стороны наружной поверхности в случае аиб. теплопроводность кирпичной кладкикир=0,81 Вт/(м·К), пенопластапп=0,06 Вт/(м·К). Температура внутренней стенки 18,5С, наружной стенки -7С.