Определение параметров теплоотдачи и теплопередачи теплоносителей
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
Задача №1
Паропровод диаметром 150/165 мм, выполненный из углеродистой стали с коэффициентом теплопроводности ?ст = 50 Вт/(м*К), покрыт слоем асбестовой изоляции толщиной ?из = 45 мм, ?из = 0,12 Вт/)м*К). Температура внутренней поверхности паропровода t1 = 2500C, температура внешней поверхности теплоизоляции t3 = 520C.
Определить потерю теплоты погонным метром теплоизолированного паропровода и слоя теплоизоляции. Показать примерный график изменения температуры по толщине рассматриваемой 2-слойной цилиндрической стенки.
Ответить на вопросы:
1.Что собою представляет коэффициент теплопроводности, и какие факторы влияют на его величину, единица измерения в системе СИ?
2.В каких пределах находятся коэффициенты теплопроводности строительных материалов?
.Какие значения коэффициента теплопроводности имеют теплоизоляционные материалы?
Решение:
Потеря теплоты погонным метром теплоизолированного паропровода:
ql = (t1 - t3)*?/[(1/2?ст)*ln(d2/d1) + (1/2?из)*ln(d3/d2)],
d1 = 0,15м;
d2 = 0,165м;
d3 = d2 + 2 ?из = 0,165 + 2*0,045= 0,255м
ql = (250-52)*3,14/[(1/2*50)*ln(0,165/0,15) + (1/2*0,12)*ln(0,255/0,165)],
ql = 342,6 Вт/м.
Температура на границе стенки паропровода и слоя теплоизоляции:
t2=t1-(ql/?)*[(1/2?ст)*ln(d2/d1)]=250-(342,6/3,14)*[(1/2*50)*ln(0,165/0,15)]
t2 = 2490C.
Ответы на вопросы:
1.Что собою представляет коэффициент теплопроводности, и какие факторы влияют на его величину, единица измерения в системе СИ?
Коэффициент теплопроводности материалов (?) - количество теплоты, проходящей в единицу времени через единичную поверхность при градиенте температуре, равном единице. В системе СИ данная величина измеряется в Вт/(м•К).
, Вт/(мК).
Коэффициент теплопроводности материалов зависит от природы вещества, его температуры, влажности и пористости.
2.В каких пределах находятся коэффициенты теплопроводности строительных материалов?
Строительные материалы имеют коэффициенты теплопроводности в пределах от 3,5 до 0,04 Вт/(м К).
3.Какие значения коэффициента теплопроводности имеют теплоизоляционные материалы?
Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов должен лежать в пределах 0,03-0,05 Вт/(м*К).
Задача №2
паропровод теплопроводность теплоотдача излучение потеря
По стальной трубе, внутренний и внешний диаметры которого соответственно d1 = 170мм и d2 = 182мм, а теплопроводность ? = 50 Вт/(м*К), течёт газ со средней температурой t1 = 12000C; коэффициент теплоотдачи от газа к стенке ?1 = 36 Вт/(м2*К). Снаружи труба охлаждается водой со средней температурой t2 = 1500C; коэффициент теплоотдачи от стенки к воде ?2 = 5600 Вт/(м2*К).
Определить коэффициент теплопередачи К от газа к воде, тепловой поток на 1 м длины трубы ql и температуры поверхностей трубы. Определить также температуру внешней поверхности трубы и ql, если она покрыта слоем накипи толщиной ? = 2 мм, теплопроводность которой ?H = 0,5 Вт/м*К) при ?2 = const.
Ответить на вопросы:
1.Что собой представляет коэффициент теплопередачи К? От чего он зависит?
2.При каких значениях цилиндрическую стенку для расчётов без большой погрешности можно заменить плоской стенкой?
Решение:
Потеря теплоты погонным метром
1.Без слоя накипи.
Коэффициент теплопередачи:
K = 1/[1/(?1*d1) + (1/2?)*ln(d2/d1) +1/(?2*d2)];
K = 1/[1/(36*0,17) + (1/2*50)*ln(0,182/0,17) +1/(5600*0,182)] = 6,06 Вт/(м2*К);
Тепловой поток на 1 м длины трубы:
ql = (t1 - t2)*?*К = (1200 - 150)*3,14*6,06 = 19980 Вт/м.
Температуры поверхностей трубы:
ст1 = t1 - (ql/?)*(1/ ?1*d1) = 1200 - (19980/3,14)*(1/36*0,17) = 160)C;ст2 = tcn1 - (ql/?)*(1/2?)*ln(d2/d1) = 160 - (19980/3,14)* (1/2*50)*ln(0,182/0,17);
ст2 = 155)C.
2. При наличии слоя накипи.
d3 = d2 + 2 ? = 0,182 + 2*0,002 = 0,186 м.
Коэффициент теплопередачи:
K = 1/[1/(?1*d1) + (1/2?)*ln(d2/d1) + (1/2?н)*ln(d3/d2) +1/(?2*d3)];
K = 1/[1/(36*0,17) + (1/2*50)*ln(0,182/0,17) +(1/2*0,5)*ln(0,186/0,182) +
+1/(5600*0,186)] = 5,36 Вт/(м2*К);
Тепловой поток на 1 м длины трубы:
ql = (t1 - t2)*?*К = (1200 - 150)*3,14*5,36 = 17672 Вт/м.
Температуры поверхностей трубы:
ст1 = t1 - (ql/?)*(1/ ?1*d1) = 1200 - (17672/3,14)*(1/36*0,17) = 280)C;ст2=tcn1-(ql/?)*(1/2?)*ln(d2/d1)=280-(17672/3,14)* (1/2*50)*ln(0,182/0,17);
ст2 = 2760C;
ст3=tcn2-(ql/?)*(1/2?н)*ln(d3/d2)=276-(17672/3,14)*(1/2*0,5)* ln(0,186/0,182);
ст3 = 1540C.
Ответы на вопросы:
1.Что собой представляет коэффициент теплопередачи К? От чего он зависит?
Коэффициент теплопередачи К численно равен плотности теплового потока q при разности температур теплоносителей в 1К.
К = q/(t1ж - t2ж).
Коэффициент теплопередачи зависит от термического сопротивления стенки и среды, т.е. от толщины стенки, материала стенки (коэффициента теплопроводности), свойств среды (коэффициент теплоотдачи).
2.При каких значениях цилиндрическую стенку для расчётов без большой погрешности можно заменить плоской стенкой?
Для цилиндрических стенок, у которых отношение диаметров меньше двух , теплопередачу через стенку цилиндрической формы можно рассчитать по формулам теплопередачи для плоской стенки с погрешностью менее 4%.
Задача №3
Определить потерю теплоты одним погонным метром стального паропровода с наружным диаметром 100 мм в результате лучистого теплообмена. Паропровод расположен в кирпичном канале, имеющем поперечное сечение 300х300 мм. Температура наружной поверхности паропровода t1 = 4000C и внутренней поверхности стенок канала t2 = 270C. Степень черноты окисленной стали ?CT = 0,8; красного кирпича ?K = 0,93.
Ответить на вопросы:
1.Что называется степенью черноты тела?
2.Чему равен коэффициент излучения абсолютно чёрного тела?
.Ка?/p>