Seo-friends.ru

Большая стройка
462 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Задачи по теплопроводности кирпича

Примеры решений задач. Теплопроводность.

Пример 2-1.Определить потерютеплотычерез кирпичную стенку длиной­ 5 м высотой 3 м и толщиной 0,25 м, если наповерхностях стенки подерживаются температуры ­t1= 20 0 С и tг = — 30 С.Коэффициент теплопроводности кирпича принять постоянным

λ=0,6 Вт/(м . 0 С).

Согласно уравнению передачи тепла через неограниченную плоскую стенку плотность теплового потока:

Потери тепла чераз площадь F:

Q = q*F=120 . 15=1800 Вт.

Пример 2-2. Определить значение коэффициента теплопроводности ма­териала стенки, если при толщине δ =30 мм и температурном напоре

∆t =30 0 C плотность теплового потока q= 100 Вт/м 2 .

Вт/(м . 0 С)

(Стенка предположительно из сухого дерева)

Пример 2-3.Определитьплотность теплового потока черезплоскую шамотную стенку толщинойδ=0,5 м. и найти действительное распределение температуры, если нанаружных по­верхностях температуры соответственно t1= 1000 0 С, t2= 0 0 Си коэффициенттеплопроводности шамотаλ = 0,85+ 0,0004*t) Вт/(м. кв.*°С).

Сначала вычислим среднюю темпе­ратурустенки tср:

По этой средней температуре tср определим среднее значение коэффициентатеплопроводности λср

λср=0,85+0,0005*tср)=1,1 Вт/(м. кВ.* 0 С).

Подставляяполученное значениеλср в расчётную зависимость, получаем:

Получено линейное распределение температуры в стенке.

Пример 2-4. Определить плотность теплового потока, проходящего че­рез стенку парового котла, если толщина ее δ1 = 20 мм, коэффициент теплопровод­ности материала λ1 = 450 Вт/(м* 0 С) и с внутренней стороны стенка покрыта слоем котельной накипи толщиной δ2 = 2 мм с коэффициентом теплопроводности λ 2 = 1,0 Вт/(м*°С). Температура наружной поверхности t1=250°С, а внутренней — t3 = 200°С.

Температура внутренней поверхности стального листа (под накипью) определяется по формуле:

Пример 2-5. Паропровод диаметром I60/170 мм покрыт двуслойной изо­ляцией. Толщина первого слоя δ2 = 30 мм и второго δ3 = 50 мм. Коэффи­циенты теплопроводности трубы и изоляции соответственно равны: λ1 = 50, λ2=0,15 и λ3 = 0,08 Вт/(м 0 С). Температура внутренней поверхности паро­проводаt1 = 300°С и внешней поверхности изоляции t2= 50 0 С. Опреде­лить линейную плотность теплового потока и температуры на поверхностях раздела отдельных слоев.

Согласно условию задачи имеем: d1 = 0,16 м; d2 = 0,17 м, d3 = 0.23м и d4 = 0,33 м,

и

Тепловой поток через многослойную цилиндрическую стенку опреде-

Рассчитаем температуры на стыках:

Изобразить расчётную схему паропровода в масштабе с распределением температур в слоях.

Варианты заданий по теплопроводности:

К задаче 2.1

Температура на холодной поверхности стенки определяется по формуле

Т = -40+n

n – порядковый номер студента в списке группы

Теплопроводность принять в соответствии с заданным материалом стенки

№ вари- анта№ вари- анта
Материал стенкиМатериал стенки
БетонБетон
Кирпич изоляционныйКирпич изоляционный
СоснаСосна
Кирпич строительныйКирпич строительный
Кирпич изоляционныйКирпич изоляционный
СоснаОпилки древесные
БетонБетон
Кирпич изоляционныйКирпич изоляционный
СоснаСосна
Кирпич строительныйКирпич строительный
Кирпич изоляционныйКирпич изоляционный

Температура внешней поверхности изоляции t = 50-2*n С

Примеры решений задач. Теплопроводность

Пример 2-1.Определить потерютеплотычерез кирпичную стенку длиной­ 5 м высотой 3 м и толщиной 0,25 м, если наповерхностях стенки подерживаются температуры ­t1= 20 0 С и tг = — 30 С.Коэффициент теплопроводности кирпича принять постоянным

λ=0,6 Вт/(м . 0 С).

Согласно уравнению передачи тепла через неограниченную плоскую стенку плотность теплового потока:

Читать еще:  Облицовочный полнотелый кирпич для печной трубы

Потери тепла чераз площадь F:

Q = q*F=120 . 15=1800 Вт.

Пример 2-2. Определить значение коэффициента теплопроводности ма­териала стенки, если при толщине δ =30 мм и температурном напоре

∆t =30 0 C плотность теплового потока q= 100 Вт/м 2 .

Вт/(м . 0 С)

(Стенка предположительно из сухого дерева)

Пример 2-3.Определитьплотность теплового потока черезплоскую шамотную стенку толщинойδ=0,5 м. и найти действительное распределение температуры, если нанаружных по­верхностях температуры соответственно t1= 1000 0 С, t2= 0 0 Си коэффициенттеплопроводности шамотаλ = 0,85+ 0,0004*t) Вт/(м. кв.*°С).

Сначала вычислим среднюю темпе­ратурустенки tср:

По этой средней температуре tср определим среднее значение коэффициентатеплопроводности λср

λср=0,85+0,0005*tср)=1,1 Вт/(м. кВ.* 0 С).

Подставляяполученное значениеλср в расчётную зависимость, получаем:

Получено линейное распределение температуры в стенке.

Пример 2-4. Определить плотность теплового потока, проходящего че­рез стенку парового котла, если толщина ее δ1 = 20 мм, коэффициент теплопровод­ности материала λ1 = 450 Вт/(м* 0 С) и с внутренней стороны стенка покрыта слоем котельной накипи толщиной δ2 = 2 мм с коэффициентом теплопроводности λ 2 = 1,0 Вт/(м*°С). Температура наружной поверхности t1=250°С, а внутренней — t3 = 200°С.

Температура внутренней поверхности стального листа (под накипью) определяется по формуле:

Пример 1-5. Паропровод диаметром I60/170 мм покрыт двуслойной изо­ляцией. Толщина первого слоя δ2 = 30 мм и второго δ3 = 50 мм. Коэффи­циенты теплопроводности трубы и изоляции соответственно равны: λ1 = 50, λ2=0,15 и λ3 = 0,08 Вт/(м 0 С). Температура внутренней поверхности паро­проводаt1 = 300°С и внешней поверхности изоляции t2= 50 0 С. Опреде­лить линейную плотность теплового потока и температуры на поверхностях раздела отдельных слоев.

Согласно условию задачи имеем: d1 = 0,16 м; d2 = 0,17 м, d3 = 0.23м и d4 = 0,33 м,

и

Тепловой поток через многослойную цилиндрическую стенку опреде-

Рассчитаем температуры на стыках:

Изобразить расчётную схему паропровода в масштабе с распределением температур в слоях.

Варианты заданий по теплопроводности:

Задача №1.17

Определить тепловой поток через 1м 2 кирпичной стены помещения толщиной в два кирпича (δ= 510 мм) с коэффициентом теплопроводности λ=0,8 Вт/(м ºС). Температура воздуха внутри помещения tж1 = 18°C; коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α1=7,5Вт/(м 2º С); температура наружного воздуха tж2 = -30°C; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены, обдуваемой ветром, α2=20Вт/(м 2º С). Вычислить также температуры на поверхностях стены tс1 и tс2.

Дано: δ= 510мм; λ =0,8 Вт/(м∙ º С); α1 =7,5 Вт/(м 2 ∙ º С); α2 =20 Вт/(м 2 ∙ º С); tж1 = 18 °C; tж2 = -30 °C; Найти: рассчитать плотность теплового потока, ; определить температуру tc1 и tc2

Решение

1. Согласно уравнению теплопередачи через плоскую стенку, плотность теплового потока вычисляется:

где -температура воздуха внутри помещения и снаружи соответственно, ˚С; k — коэффициент теплопередачи, который характеризует интенсивность теплопередачи, и численно равен плотности теплового потока, передающейся от первой жидкости (воздуха внутри помещения) к другой (воздуху снаружи помещения) через разделяющую их стенку при разности температур между жидкостями в 1 ˚С, Вт/(м 2 ∙ º С).

Коэффициент теплопередачи определяется следующим образом:

где -коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности и от наружной поверхности обдуваемой ветром соответственно, этот коэффициент характеризует интенсивность теплоотдачи и численно равен плотности теплового потока, передаваемого при разности температур равной 1 ˚С, Вт/(м 2 ∙ º С).

Читать еще:  Профнастил гранд лайн под кирпич

Значит плотность теплового потока:

2. Согласно закону Ньютона – Рихмана:

Из этого соотношения и определим температуры стенок tc1 и tc2.

22 Теплопроводность

22.1 При работе сушильной камеры ее стенки толщиной δ, выполненные из слоя красного кирпича и слоя строительного войлока, имели температуру tc1 и tc2 на внутренней и внешней поверхностях, соответственно. Увеличение толщины войлока на Δδ уменьшило тепловые потери вдвое и снизило tc2 на Δt при неизменной tc1. Определить толщину кирпичного слоя и максимальные температуры войлока в обоих случаях. Коэффициенты теплопроводности кирпича λк, Вт/(м·К) и войлока λв, Вт/(м·К) принять постоянными величинами.

Таблица 1

δ, ммtc1, ºCtc2, ºCλк, Вт/(м•К))λв, Вт/(м•К))Δδ, ммΔt, ºC
320130300,810,0522013

22.2 Температура воздуха в аудитории tж1, а внешнего воздуха — tж2. Вычислить тепловые потери из аудитории, если наружная стена (δ, L, H, окон нет) из кирпичной кладки, а коэффициенты теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях соответственно α1, α2.

Таблица 1

tж1, ºСtж2, ºСδ, мL, мН, мα1, Вт/(м 2 •К)α2, Вт/(м 2 •К)
20-200,5535,215,3

Ответ: Q=71 Вт.

22.3 Температура верхней поверхности льда на озере равна -10 ºС; плотность теплового потока через лед 28,1 Вт/м², а теплопроводность льда λл=2,25 Вт/(м·К).

Определить максимальную толщину слоя льда, который может образоваться в этих условиях.

Ответ: δмакс=0,800 м.

22.4 Определить потери тепла через кладку камеры сгорания толщиной δст=0,45 м, площадью F=8 м 2 . Кладка выполнена в виде плоской стенки из шамотного кирпича, коэффициент теплопроводности которого λст,Вт/(м·К) связан с температурой зависимостью λст=0,84+0,0006t.

Температура газов в камере сгорания t1, температура холодного воздуха t2=20ºC. Коэффициенты теплоотдачи со стороны газов и воздуха соответственно α1 и α2.

Таблица 1 — Исходные данные

Вариантt1, ºCα1, Вт/(м 2 ·К)α2, Вт/(м 2 ·К)
114005028

Ответ: Q=26,5 кВт.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

22.5 Определить потери теплоты паропроводом (наружный диаметр d, длина l) при движении по нему насыщенного водяного пара давлением p. Для изоляции паропровода имеется МА, кг материала А и материала МБ, кг. Как изменятся тепловые потери, если слой изоляции поменять местами? При расчете температуру паропровода можно принять равной температуре пара, температуру наружной поверхности изоляции tиз=45…50ºС.

Таблица 1

d, мl, мр, МПаМА, кгМатериал АМБ, кгМатериал Б
0,183152,0141Совелит300Новоазбозурит

Ответ: q′l=180 Вт/м, q″l=207 Вт/м, при замене слоев изоляции местами потери паропровода возрастут.

22.6 Теплопровод покрыт двумя слоями изоляции, имеющими одинаковую толщину δ. Средний диаметр второго слоя dm2 в n раз больше среднего диаметра первого слоя dm1, а коэффициент теплопроводности изоляции второго слоя в раз меньше коэффициента теплопроводности первого слоя. На сколько процентов изменится потеря тепла (линейная плотность теплового потока q, Вт/пог.м), если при неизменных температурах наружной и внутренней поверхностей слои изоляции поменять местами.

Читать еще:  Соляной кирпич для бани использование

Таблица 1 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2

Предпоследняя цифра шифраn
11,4

Ответ: После перемены местами слоев тепловой изоляции потери тепла теплопроводом уменьшатся на 41 %.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

22.7 Стенка холодильника, состоящая из наружного слоя изоляционного кирпича толщиной δ1=250 мм и внутреннего слоя совелита толщиной δ2=200 мм, имеет температуру наружной поверхности t ст 1 и внутренней t ст 3. Коэффициенты теплопроводности материала слое соответственно равны λ1=0,24 Вт/(м·К) и λ2=0,09 Вт/(м·К). Определить плотность теплового потока через стенку и температурные градиенты в отдельных слоях. Представить график распределения температуры по толщине стенки.

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2

Вариантt ст 1, ºСt ст 3, ºС
130-8

Ответ: q=11,6 Вт/м, t ст 2=18ºС, gradt1=48 ºС/м, gradt2=130 ºС/м.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

22.8 Стенки металлической камеры площадью F=2 м² покрыты слоем изоляции. Температура внутренней поверхности стенки t1=700 ºC, наружной поверхности изоляции t3=300 ºC, толщина стенки и изоляции соответственно δ1=0,02 м и δ2=0,1 м.

Определить потерю тепла и температуру между стенками.

Коэффициенты теплопроводности λ1 и λ2 принять по среднему значению температуры стенки и изоляции.

Материал стенок: металлической — сталь 15, изоляции — асбест.

Ответ: Q=1838 Вт.

22.9 Поверхность нагрева состоит из плоской стальной стенки толщиной δ. По одну сторону стенки движется горячая вода, средняя температура которой tж1, по другую — вода со средней температурой tж2 или воздух, средняя температура которого tв2. Определить для обоих случаев плотность теплового потока q (Вт/м²) и коэффициент теплопередачи, а также значения температур на обоих поверхностях стенки. Найти изменение удельного теплового потока Δq для первого случая, если с каждой стороны стальной стенки появится накипь толщиной в 1 мм.

Коэффициенты теплопроводности стали λст=45 Вт/(м·К), а накипи λнак=0,6 Вт/(м·К). Коэффициенты теплоотдачи для горячей воды к стенке для обоих случаев αж1, от стенки к воде αж2, а от стенки к воздуху αв2.

Параметры выбрать из таблицы 5.

Таблица 5

δ,
мм
tж1,
ºС
tж2,
ºС
tв2,
ºС
αж1,
Вт/(м 2 ·К)
αж2,
Вт/(м 2 ·К)
αв2,
Вт/(м 2 ·К)
812050302200110025

22.10 Определить потерю теплоты кирпичной обмуровки котла площадью F=10 м², толщиной δ=250 мм и температурой с внутренней и наружной стороны обмуровки tc1 и tc2, если температура газов и воздуха tж1=600 ºС и tж2=30 ºС, коэффициент теплоотдачи от газов и воздуха α1=20 Вт/(м²·К) и α2=8 Вт/(м²·К), а коэффициент теплопроводности обмуровки λ=0,7 Вт/(м·К). Изобразить схему теплопередачи графически.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector