Задачи для самостоятельного решения. 1. В теплообменном аппарате происходит теплопередача через плоскую стенку толщиной 3мм (lст = 45,4 Вт/(м ×К))

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 10Следующая ⇒

1. В теплообменном аппарате происходит теплопередача через плоскую стенку толщиной 3мм (l_ст = 45,4 Вт/(м ×К)). Производительность аппарата оказалась недостаточной. В результате испытания аппарата установлено, что a₁ = 1070 Вт/(м² ×К), a₂ = 78 Вт/(м² ×К), а разность между температурами сред Dt = t_ж1 – t_ж2 = 54°С. Для интенсификации процесса можно увеличить a₁ на 60% (а) и a₂ на 20% (б); уменьшить термическое сопротивление стенки, заменив стальную стенку толщиной 3 мм стенкой из меди толщиной 4 мм (в), увеличить разность температур на 15% (2). Какие из этих способов повышения производительности аппарата являются эффективными, а какие рекомендовать не следует.

Ответ: Увеличение a₁ и уменьшение термического сопротивления стенки не эффективно, а увеличение a₂ и разность температур Dt дает суммарное повышение производительности на 36%.

2. Температура воздуха внутри сушильной камеры 140°С, снаружи 29°С, коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности стенки a₁ = 72 Вт/(м² ×К), от стенки к наружному воздуху a₂ = 16,3 Вт/(м² ×К). Коэффициент теплопроводности многослойной стенки из огнеупорного кирпича, асбеста, стали характеризуется эквивалентным коэффициентом теплопроводности l_экв. = 0,23 Вт/(м ×К).

Как будут изменяться потери тепла с одного метра квадратного стенки сушильной камеры q и температура наружной поверхности стенки t_с2 в случае ступенчатого увеличения толщины ее от 0,2 до 0,6 м через 0,1 м². Построить совмещенный график функций и .

Ответ: Значения q и t_с2 с увеличением d уменьшаются.

3. Для улучшения теплопередачи от труб химического реактора к газу и уменьшения расхода металла вместо увеличения диаметра этих труб их покрывают слоем бетона. Средние температуры жидкости в трубе 117°С, газа 43°С. Коэффициент теплоотдачи от внутренней среды к стенке трубы a₁ = 430 Вт/(м² ×К), от трубы к газу a₂ = 55,8 Вт/(м² ×К). Определить изменение термических сопротивлений и теплового потока от трубы диаметром 30´2,5 мм из стали (l_ст = 17,56 Вт/(м ×К)), если поочередно покрывать ее слоями толщиной d = 5; 10; 15 мм. Какая толщина слоя бетона будет наиболее целесообразной? Каков максимально достижимый а данных условиях тепловой поток на 1 м трубы?

Ответ: d_d = 8 мм; q_l _max = 355 Вт/м.

4. Паропровод диаметром 200/216 мм покрыт слоем совелитовой изоляции толщиной 120 мм, температура пара 300°С, а окружающего воздуха 25°С. Кроме того, известны: коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы a₁ = 100 Вт/(м² ×К) и от наружной стенки к воздуху a₂ = 8,5 Вт/(м² ×К), паропровод стальной l_ст = 40 Вт/(м ×К). Требуется определить линейный коэффициент теплопередачи, линейную плотность теплового потока и температуру в месте соприкосновения трубы с изоляцией.

Ответ: k_l = 0,248 Вт/(м×К); q_l = 214 Вт/м; t_с3 = 42,5°С.

5. Трубопровод с внешним диаметром d₂ = 15 мм необходимо покрыть тепловой изоляцией. Целесообразно ли использовать для этой цели асбест? Коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции в окружающую среду 8 Вт/(м²×К). Ответ: нецелесообразно.

6. Для уменьшения теплового потока через стальную трубу (l = 45,6 Вт/(м ×К)) диаметром 18´1,5 мм предлагается теплоизоляционный материал l = 0,35 Вт/(м ×К). Коэффициент теплоотдачи от изолированной трубы к воздуху a = 7 Вт/(м²×К), целесообразно ли применение изоляции с указанной теплопроводностью? Вычислить максимальное значение теплопроводности изоляции, обеспечивающее уменьшение потерь тепла через трубу. Найти величину теплового потока на 1 м трубы, покрытой такой изоляцией, если дано: толщина изоляции 30 мм, температура воды внутри трубы 80°С, a₁ = 350 Вт/(м² ×К), температура воздуха снаружи трубы 20°С.

Ответ: применение изоляции с l = 0,35 Вт/(м ×К) нецелесообразно, l_из._max = 0,063 Вт/(м ×К), q_l = 214 Вт/м.

7. Плоская чугунная стенка толщиной 12 мм оребрена с наружной стороны, коэффициент оребрения равен 9,0. Греющая среда – вода с температурой t_ж1 = 125°С, нагревающая воздух до температуры t_ж2 = 20°С. Коэффициент теплоотдачи соответственно a₁ = 2326, a₂ = 10,5 Вт/(м²×К). Определить количество тепла передаваемое через 1 м² поверхности плоской стенки. Какое количество теплоты было бы передано воздуху, если бы оребрение отсутствовало?

Ответ: q_р = 9350 Вт/м², q = 1093 Вт/м².

8. Определить количество теплоты, передаваемое газами t_ж1 = 260°С, воде t_ж2 = 80°С через оребренную стальную трубу диаметром 60/50 мм и длиной 1 м, если коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке трубы и от стенки к воде соответственно равны a₁ = 50 Вт/(м²×К), a₂ = 5000 Вт/(м²×К). При расчете учесть, что коэффициент оребрения b = 10, l_ст = 40 Вт/(м×К). Построить график изменения величины теплового потока при изменении b от 1 до 10.

Ответ: q_l = 14275 Вт/м. При увеличении b q_l будет возрастать.

9. Определить тепловой поток и температуры на поверхностях шарообразного котла с d₁ = 1,2 м и с d₂ = 1,5 м, изготовленного из углеродистой стали, если внутри котла находится вода с температурой 80°С (a₁ = 500 Вт/(м²×К)), а снаружи воздух с температурой 20°С (a₂ = 20 Вт/(м²×К)).

Ответ: Q = 5085 Вт, t_c₁ = 57,5°С, t_c₂ = 55,9°С.

10. Рассчитать толщину слоев двухслойной изоляции из асбеста и пробки для сушила, плоская стенка которого изготовлена из стали (a₁ = 50 Вт/(м²×К)), а температура воздуха на стержневом участке цеха 20°С (a₂ = 25 Вт/(м²×К)). Расчет проводить при условии, что максимально возможная температура для пробки 80°С, а температура на ее внешней поверхности 25°С.

Ответ: d_пр = 0,018 м, d_а = 0,2 м.

11. Определить потерю тепла со стальной вертикальной плиты, высотой 0,5 и шириной 2м, находящейся в помещении с температурой 25°С, температурой поверхности плиты 600°С.

Ответ: Q = 30690 Вт.

12. Через трубу диаметром 110/100 мм и длиной 5 м со скоростью 2 м/с протекает вода. Температура воды 100°С, температура стенок трубы 70°С. Рассчитать толщину слоя изоляции с наружной поверхности трубы из асбеста, чтобы температура на поверхности изоляции не превышала 25°С.

Ответ: d = 0,002 м.

13. Отвод газов с температурой 300°С осуществляется по горизонтальной трубе диаметром 100/80 мм. Скорость движения газов в трубе 5 м/с. Определить тип изоляции, если максимально возможная температура на ее поверхности должна превышать 50°С, а толщина 50 мм. Температура воздуха в помещении 20°С.

Ответ: стекловата.

14. По условиям эксплуатации температура горизонтально нихромового нагревателя диаметром 5 мм не должна превышать 600°С. Определить максимально-возможную силу тока, если температура воздуха 30°С, удельное электросопротивление нихрома 1,2 Ом×мм²/м, длина l = 5 м.

Ответ: 724 А.

15. Определить плотность теплового потока через вертикальную щель толщиной 500 мм, заполненную воздухом. Температура одной стальной стенки 400°С, а другой латунной 100°С.

Ответ: q = 6238 Вт/м².

16. Рассчитать толщину футеровки вагранки из шамотного кирпича, если ее внутренний диаметр 1100 мм, температура поверхности футеровки внутренней 1500°С, наружной 50°С, высота горна печи 2 м. Температура воздуха в цехе 20°С.

Ответ: d = 2,1 м.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 727; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!