Практическая работа №2. Практическая работа 2 Вариант 75 Задача 7. 1

• Название: Практическая работа 2 Вариант 75 Задача 7. 1
• Дата: 26.01.2022
• Размер: 136.36 Kb.
• Имя файла: Практическая работа №2.docx
• Тип: Практическая работа; #343272
• страница: 3 из 4

Ответ: температуру поверхности трубы необходимо поддерживать равную t_C = 61°С, значение коэффициента теплоотдачи будет Вт/м²∙К.
Задача №9.2

Определить пределы изменения теплопотерь в окружающий воздух от резервуара с мазутом, имеющим температуру t_мазут, если полная поверхность резервуара F м², коэффициент теплопередачи К, температура воздуха меняется от t_возд1 до t_возд2.

Площадь F, м2	Последняя цифра варианта - 5	1420
Температура tвозд1, оС		-25
К, Вт/(м2∙град),	Первая цифра варианта - 7	3,1
tмазут, оС		81
Температура tвозд2, оС		36

Решение:

Процесс передачи теплоты от одной жидкости к другой через
разделяющую их стенку называется теплопередачей.

Коэффициент теплопередачи К характеризует интенсивность процесса теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку.

Уравнение теплопередачи можно записать:

q = K (t_ж1 – t_ж2)

или

Q = K*F*(t_ж1 – t_ж2) - (1)

Так как, известно численное значение коэффициента теплопередачи К, можно сразу воспользоваться уравнением теплопередачи (1) и определим требуемую величину.

Определяем тепловые потери в окружающий воздух от резервуара с мазутом, имеющим температуру t_мазут = 81 ⁰С, если температура воздуха составляет t_возд1 = (-25) ⁰С

Q₁ = K*F*(t_ж1 – t_в1) = 3,1 * 1420 * (81+25) = 466612 Вт = 466,612 кВт

Определяем тепловые потери в окружающий воздух от резервуара с мазутом, имеющим температуру t_мазут = 58 ⁰С, если температура воздуха составляет t_возд2 = 36 ⁰С

Q₂ = K*F*(t_ж1 – t_в2) = 3,1 * 1420 * (81-36) = 198090 Вт = 198,09 кВт

Ответ: пределы изменения тепловых потерь от 198,09 кВТ до 466,612 кВт.
Задача №9.6

Определить температуры на поверхностях стены помещения толщиной ст. Температура воздуха внутри помещения t_ж1 С; коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки ₁; температура наружного воздуха t_ж2 С; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены ₂. Решить эту задачу, если стена покрыта снаружи слоем тепловой изоляции толщиной из мм. Сравнить потери теплоты через изолированную и неизолированную стенки.

Материал изоляции	Первая цифра варианта - 7	Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1
Толщина из, мм		35 = 0,035 м
Температура воздуха, оС, tж1		14
Температура воздуха, оС, tж2		-35
Материал стены	Последняя цифра варианта - 5	Пенобетон
Толщина ст, мм		250 = 0,25 м
Коэффициент теплоотдачи, 1 Вт/(м2∙оС)		6,7
Коэффициент теплоотдачи, 2 Вт/(м2∙оС)		21

Решение:

В технике часто приходится рассчитывать стационарный процесс переноса теплоты от одного теплоносителя другому через разделяющую стенку. Такой процесс называется теплопередачей.

Рассмотрим теплопередачу между двумя жидкостями через разделяющую многослойную плоскую стенку. Здесь передача теплоты делится на три процесса:

1) в начале теплота передается от горячего теплоносителя t_ж1 к поверхности стенки путем конвективного теплообмена, который может сопровождаться излучением. Интенсивность процесса теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи ₁.

2) затем теплота теплопроводностью переносится поочередно от одной поверхности стенки к другой, которая характеризуется коэффициентом теплопроводности (₁,…,_n).

3) И, наконец, теплота опять путем конвективного теплообмена передается от поверхности стенки к холодной жидкости t_ж2. Этот процесс характеризуется коэффициентом теплоотдачи ₂.

Уравнения теплопередачи через многослойную плоскую стенку:

t_ж1 – t_ж2 = q * (R₁ + )

или

q = =

где ∆t = t_ж1 – t_ж2 - температурный напор, заданный условиями задачи;

R_k - термическое сопротивление теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному.

Величина, обратная R_k, называется коэффициентом теплопередачи К:

K = =

Коэффициент теплопередачи К характеризует интенсивность процесса теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку.

По ПРИЛОЖЕНИЮ 3 (задачника) Таблица П.3.1 - Коэффициенты теплопроводности строительных материалов и конструкций определяем коэффициент теплопроводности λ, для пенобетона:

λ = 0,14 Вт/(м·⁰С) – А - материал стены - сухой;

λ = 0,15 Вт/(м·⁰С) – Б - материал стены - влажный.

Для пенопласта ПХВ-1 и ПВ-1:

λ = 0,055 Вт/(м·⁰С) – А - материал стены - сухой;

λ = 0,056 Вт/(м·⁰С) – Б - материал стены - влажный.

Расчет ведем для влажной стенки и влажного слоя изоляции.
Определим коэффициент теплопередачи К для неизолированной стенки:

К = = = 0,54 Вт/м²*⁰С

Тепловые потери для неизолированной стены:

q = K (t_ж1 – t_ж2) = 0,54 * (14+35) = 26,46 Вт/м²

Определим коэффициент теплопередачи К₁ для изолированной стенки:

К₁ = = = 0,4 Вт/м²*⁰С

Тепловые потери для изолированной стены:

q₁ = K₁ (t_ж1 – t_ж2) = 0,4 * (14+35) = 19,6 Вт/м²

Потери теплоты через изолированную стенку в 1,35 раза меньше тепловых потерь через неизолированную стенку.

Температура на поверхности слоев в многослойной стенке:

t_c1 = t_ж1 – q₁ = 14 - 19,6 * = 11,07 ⁰С

t_c2 = t_с1 – q₁ = t_ж1 – q₁ + ) = 14 - 19,6*( ) = −21,6 ⁰С

t_c3 = t_с2 – q₁ = t_ж1 – q₁ + + ) = 14 - + −33,8⁰С

Ответ: в изолированной стене: t_с1 = 11,07С; t_с2 = (−21,6)С; t_с3= (-33,8)С; потери теплоты через изолированную стенку в 1,35 раза меньше тепловых потерь через неизолированную стенку.
Задача №9.7

Вычислить потерю теплоты с 1 м неизолированного трубопровода диаметром d₁/d₂, проложенного на открытом воздухе, если внутри трубы протекает вода со средней температурой t_ж1, а температура окружающего воздуха t_ж2. Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы ₁ и от трубы к окружающему воздуху ₂. Определить температуры на внутренней и внешней поверхностях трубы.

Материал трубопровода (сталь)	Первая цифра варианта - 7	2Х13 (Ж2)
Температура воды, оС, tж1		70
Температура воздуха, оС, tж2		-10
d1/d2, мм	Последняя цифра варианта - 5	100/118 = 0,1/0,118 м
Коэффициент теплоотдачи, от воды к стенке, 1 Вт/(м2∙оС)		1500
Коэффициент теплоотдачи, от трубы к воздуху 2 Вт/(м2∙оС)		10

Решение:

Линейная плотность теплового потока– это тепловой поток через единицу длины цилиндрической стенки:

q_l = K_l (t_ж1 – t_ж2) =

где R_lk - линейное термическое сопротивление, (мК)/Вт.

R_lα1 = и R_lα2 =  - термические сопротивления внутренней и внешней теплоотдачи на единицу длины.

K_l - линейный коэффициент теплопередачи, Вт/(мК).

K_l = =

Граничные температуры цилиндрической стенки определяются как:

t_c1 = t_ж1 – q_{l *}

t_c(n+1) = t_ж2 + q_{1 *}

По ПРИЛОЖЕНИЮ 3 (задачника) Таблица П.3.3 - Коэффициенты теплопроводности сталей , Вт/(м⁰С), в зависимости от температуры, для стали хромистой нержавеющей 2Х13 (Ж2):

λ = 24,3 Вт/(м·⁰С) – при температуре 100⁰С;

Определим линейный коэффициент теплопередачи К для неизолированной стенки трубы:

K_l = = = 3,66 Вт/м²*⁰С

Тепловые потери с 1 м неизолированного трубопровода:

q_l = K_l (t_ж1 – t_ж2) = 3,66 * (70+10) = 292,8 Вт/м²

Определим температуры на внутренней и внешней поверхностях трубы:

t_c1 = t_ж1 – q_{l *} = 70 - 292,8* = 69,4 ⁰С

t_c(n+1) = t_ж2 + q_{1 *} = -10 + 292,8 * = 69,02 ⁰С