Контрольная работа по теплофизике. Контрольная_2_Термопередача_Задание_1-4. Термической стойкостью называется

• Название: Термической стойкостью называется
• Анкор: Контрольная работа по теплофизике
• Дата: 29.12.2021
• Размер: 27.33 Kb.
• Имя файла: Контрольная_2_Термопередача_Задание_1-4.docx
• Тип: Документы; #322003

В.3. Пользуясь справочными данными, приведите 2-3 наименования огнеупорных материалов. Приведите их основные характеристики и укажите области их применения.

Термической стойкостью называется способность огнеупоров не разрушаться при резких изменениях температуры. Это особенно важно для огнеупоров, работающих в печах периодического действия. Термическая стойкость огнеупоров тем выше, чем больше коэффициент теплопроводности материала, его пористость и размер зерен и чем меньше температурный коэффициент линейного расширения, плотность.

Примеры огнеупорных материалов: шамотный кирпич, кирпич магнезитовый, кирпич динасовый.

Шамотный кирпич: ρ=1,8-1,9*10^-3 кг/м³; λ=0,84+0,0006t; c=0,88+0,00230t; t=1350-1450 ̊C

Кирпич магнезитовый: ρ=2,6-2,8*10^-3 кг/м³; λ=4,65-0,0017t; c=1,05+0,0003t; t=1650-1700 ̊C

Кирпич динасовый: ρ=0,9-1,95*10^-3 кг/м³; λ=0,9+0,0077t; c=0,8+0,0025t; t=1700 ̊C

Шамотные огнеупорные материалы являются наиболее распространенным универсальным материалом для выкладки футеровок термических печей.

Магнезитовые изделия обладают хорошей химической стой­костью против действия оснований, металлов и основных шлаков. Поэтому магнезитовые огнеупоры относятся к основным. Магнезитовые изделия при­меняются в металлургических печах. Для термических печей они почти не применяются; иногда их используют для футеровки высокотемператур­ных печей.

Динасовые огнеупоры применяются главным образом для футеровки металлургических печей с кислым подом; для термических печей они почти не применяются, иногда используются для кладки высоко­температурных соляных ванн.

В.19. Какую роль играет коэффициент теплопроводности в расчетах теплопроводности твердых тел? Приведите численное значение этого коэффициента для серебра, нержавеющей стали, бетона, минеральной ваты и воздуха при нормальных условиях.

Каждый гомогенный (однородный) материал характеризуется коэффициентом теплопроводности (обозначается греческой буквой лямбда- λ), то есть величиной, которая определяет, сколько тепла нужно передать через площадь 1 м², чтобы за одну секунду, пройдя через толщу материала в один метр, температура на его концах изменилась на 1 К. Это свойство присуще каждому материалу и изменяется в зависимости от его температуры, поэтому этот коэффициент измеряют, как правило, при комнатной температуре (300 К) для сравнения характеристики разных веществ.

Значение коэффициентов теплопроводности зависит от струк­туры, удельного объема, влажности, давления и температуры. Чис­ленные значения λ определяются опытным путем. Для наиболее распространенных веществ эти значения приводятся в справочной литературе. При выборе λ из справочных таблиц следует учитывать соответствие физических свойств вещества — структуры, влажности, температуры и т.д. — и при необходимости вводить поправки.

Коэффициенты теплопроводности при 300К для:

Серебра – 430 Вт/(м*К)

Нержавеющей стали – 17,5 Вт/(м*К)

Бетона – 1,28 Вт/(м*К)

Минеральной ваты – 0,032-0,070 Вт/(м*К)

Воздуха – 2,37*10^-2 Вт/(м*К)

В.24. Изобразите графически распределение температур в двухслойной стенке для случая λ₁ ˃ λ₂ . Объясните различие в полях температуры каждого слоя.

Рассмотрим двухслойную стенку, где δ₁ и δ₂ толщина первого второго слоя иλ₁ ˃ λ₂.

При этом температуры наружных поверхностей t_ст1 и t_ст2, а температура на границе слоев t₁.

Тогда уравнение теплопроводности для каждого из слоев может быть выражено уравнением:

для 1-го слоя:

для 2-го слоя:

Отсюда видно, что чем выше коэффициент теплопроводности, тем меньше разность температур.



В.39. Используя дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье, объясните, как влияет на скорость охлаждения тел увеличение коэффициента температуропроводности.

Дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье, представляющее распределение темпера­тур во времени и пространстве при неустановившемся процессе, имеет вид:



где множитель a — коэффициент температуропроводности, который является физическим показателем вещества. Он существенен для нестационарных тепловых процессов и характеризует скорость изменения температуры. Коэффициент температуропроводности является мерой теплоинерционных свойств тела. Из уравнения следует, что изменение температуры во времени для любой точки пространства прямо пропорционально величине a. Следовательно скорость изменения температуры в любой точки тела будет тем больше, чем больше, чем коэффициент температуропроводностиa. Следовательно скорость охлаждения тел выше, чем выше коэффициент температуропроводностиa.