Контрольная работа по Теплотехнике на тему: «Расчёт процессов теплопередачи в многослойных системах»

Контрольная работа №1

Задача 1.1

В нагревательной печи, где температура газов t_ж1, стенка сделана из трех слоев: динасового кирпича толщиной 65 мм, красного кирпича толщиной 250 мм и снаружи слоя изоляции толщиной δ_из. Воздух в цехе имеет температуру t_ж2. Коэффициент теплоотдачи в печи от газов к стенке a₁, снаружи от изоляции к воздуху a₂. Найти коэффициент теплопередачи от газов к воздуху, потери теплоты через стенку, температуры на поверхностях всех слоев. Построить график температур в стенке.

Данные к задаче (шифр 07):

- материал изоляции асбест;

- толщина изоляции d_из = 100 мм.

- толщина динасового кирпича d₁ = 65 мм;

- толщина красного кирпича   d₂ = 250 мм;

- температура газов t_ж1 = 1250 ^оС;

- температура воды t_ж2 = 15 ^оС;

- коэффициент теплоотдачи от газов к стенке a₁ = 180 Вт/(м²×К);

- коэффициент теплоотдачи от стенки к воде a₂ = 25 Вт/(м²×К).
 

Задача 1.2

Газы при температуре t_ж1 передают через стенку площадью F теплоту воде, имеющей температуру t_ж2. Коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке a₁ и от стенки к воде a₂. Определить все термические сопротивления, коэффициент теплопередачи и тепловой поток, передаваемый от газов к воде, для случаев:

а) стенка чистая толщиной d_ст;  

б) стенка покрыта со стороны воды слоев накипи толщиной d_н и со стороны газов - слоем сажи толщиной d_с.

Найти также для случая б) температуры всех слоев стенки расчетным и графическим способами и нарисовать температурный график.

Данные к задаче (шифр 07):

- материал стенки чугун;

- температура газов t_ж1 = 300 ^оС;

- поверхность стенки F = 2 м²;

- температура воды t_ж2 = 110 ^оС;

- толщина стенки   d_ст = 11 мм;

- коэффициент теплоотдачи от газов к стенке a₁ = 120 Вт/(м²×К);

- коэффициент теплоотдачи от стенки к воде a₂=5000 Вт/(м²×К);

- толщина слоя накипи d_н = 8 мм;

- толщина слоя сажи d_с = 1,8 мм.
 

Задача 1.3

По стальному трубопроводу наружным диаметром d_н и толщиной                 20 мм протекает газ со средней температурой t_ж1 и коэффициентом теплоотдачи в трубе a₁ = 40 Вт/(м²·К). Снаружи труба покрыта двумя слоями изоляции: слоем А толщиной δ_А (на поверхности трубы) и слоем Б толщиной δ_Б. На внешней поверхности изоляции температура t_из. Найти суточную потерю теплоты трубопроводом длиной l и температуру на поверхности контакта между слоями изоляции. Как изменятся потери теплоты, если слои изоляции поменять местами?

Данные к задаче (шифр 07):

- материал изоляции

слой А асбослюда;

слой Б бетон;

- наружный диаметр трубопровода d_н = 700 мм;

- длина трубопровода l = 40 м;

- температура газа t_ж1 = 400 ^оС;

- толщина изоляции d_А = 270 мм; d_Б = 160 мм.

- температура изоляции t_из = 55 ^оС;

- толщина стенки трубопровода d_ст = 20 мм;

- коэффициент теплоотдачи в трубе a₁ = 40 Вт/(м²×К).

Задача 1.4

Электропровод диаметром d, мм покрыт изоляцией толщиной δ, мм. По проводу проходит ток силой I, А. Температура окружающего воздуха t_в,°C, а коэффициент теплоотдачи a, Вт/(м²·К). Найти температуры провода и изоляции, мощность внутренних источников теплоты. Удельное электросопротивление алюминия 2,62·10^-8 Ом·м, меди 1,62·10^-8 Ом·м.

Данные к задаче (шифр 07):

- материал провода алюминий;

- диаметр провода d = 0,5 мм;

- коэффициент теплоотдачи a = 6 Вт/(м²×К);

- материал изоляции винипласт;

- толщина изоляции d = 2 мм;

- температура воздуха t_в = 12 ^оС;

- сила тока I = 13 А.