87495

Расчет стационарных и нестационарных процессов теплопроводности

Контрольная

Энергетика

Найти также температуру поверхности стальной стенки со стороны газов в обоих случаях. Построить графики распределения температур по толщине стенки и слоя накипи, указав температуры газов и воды; дать сравнительный анализ этих графиков...

Русский

2015-04-21

185.73 KB

10 чел.

Белорусский национальный технический университет

Факультет технологий управления и гуманитаризации

Кафедра ЮНЕСКО “Энергосбережение и возобновляемые источники энергии”

Расчетно–графическая работа по дисциплине "Теплопередача"

"Расчет стационарных и нестационарных процессов теплопроводности"

Вариант 32

Выполнил

студент гр. 108021-11

Юруц И.А.

Проверил:

Пальченок Г. И.  

Минск 2013

Задача №1

Считая режим теплопроводности стенки стационарным определить:

а) плотность теплового потока q (для плоской стенки) или линейную плотность ql (для цилиндрической стенки);

б) тепловой поток через стенку Q;

в) количество теплоты Qτ, прошедшей через стенку за сутки

при следующих данных:

Характеристики стенки

Форма

Цилиндрическая

Длина

l

10

м

Диаметр

наружный

d2

0,1

м

внутренний

d1

0,05

м

Коэффициент теплопроводности

λ

0,2

Вт/(м·К)

Температура поверхности

с одной стороны

tc1

180

°С

с другой стороны

tc2

100

°С

Время

τ

86400

с

Найдем плотность теплового потока ql  для цилиндрической стенки

Тепловой поток через стенку определяется по следующей формуле

Количество теплоты Qτ, прошедшей через стенку за сутки

График распределения температур по толщине стенки

Задача №2

Плоская стальная стенка толщиной δст омывается с одной стороны горячими газами с температурой t1 , а с другой - водой с температурой t2.

Определить коэффициент теплопередачи от газов к воде k и плотность теплового потока через стенку q для случаев:

а) чистой стенки;

б) стенки, покрытой со стороны воды слоем накипи толщиной δн .

Найти также температуру поверхности стальной стенки со стороны газов в обоих случаях. Построить графики распределения температур по толщине стенки и слоя накипи, указав температуры газов и воды; дать сравнительный анализ этих графиков (объяснить повышение температуры стальной стенки после образования слоя накипи, и различие в наклонах распределений температур в стельной стенке и слое накипи) при следующих данных:

Толщина стенки

δс

0,02

м

Толщина слоя накипи

δн

0,0018

м

Коэффициент теплопроводности

стали

λс

40

Вт/(м·К)

накипи

λн

1

Вт/(м·К)

Коэффициент теплоотдачи

от газов к стенке

αг

50

Вт/(м2·К)

от стенки к воде

αж

3500

Вт/(м2·К)

Температура газа

tг

960

°С

Температура воды

tж

170

°С

Определим коэффициент k1 (без накипи) и k2 (с накипью):

Далее найдем плотность теплового потока q1 (без накипи) и q2 (с накипью):


Температура на поверхности стальной стенки в обоих случаях:

Построим графики распределения температур по толщине стенки и слоя накипи

Задача №3

Считая процесс теплоотдачи изолированной стальной трубы к окружающему воздуху стационарным, определить:

а) температуру наружной поверхности изоляции;

б) суточную потерю теплоты на участке трубы длиной 200 м.

Изобразить схематически график распределения температуры по толщине изоляции и вне ее (в пограничном слое) при следующих условиях:

Наружный диаметр стальной трубы

dн

0,04

м

Толщина изоляции, покрывающего стальную трубу

δи

0,052

м

Коэффициент теплопроводности изоляции

λи

0,08

Вт/(м·К)

Температура поверхноститрубы под изоляцией

tп

165

°С

Температура окружающего воздуха

tв

15

°С

Коэффициент теплоотдачи окружающему воздуху

αв

16

Вт/(м2·К)

Длина трубы

l

200

м

Время

τ

86400

с

Наружный диаметр изоляции d вычисляется по формуле

Из формулы плотности теплового потока выражаем tни

Найдем плотность теплового потока ql  для цилиндрической стенки

Тепловой поток через стенку

Суточная потеря теплоты Qτ на участке длиной 200м составляет

Задача №4

Определить температуру в середине и на поверхности безграничной пластины толщиной  2δ, а также в середине и в центре торцовой и боковой поверхностей цилиндра высотой 2δ и диаметром 2δ через время τ после их погружения в горячую среду (масло или газ). Решить задачу двумя методами: аналитически и с помощью диаграмм ΘХ = F(X, Bi, Fo) при следующих условиях:

Полутолщина пластины

δ

0,003

м

Материал пластины

Пластик

Коэффициент теплопроводности пластины

λ

1

Вт/(м·К)

Удельная теплоемкость

cp

910

Дж(кг·К)

Плотность

ρ

1100

кг/м3

Среда, в которую помещается пластина

Газ

Коэффициент теплоотдачи от среды к пластине

α

33

Вт/(м2·К)

Температура среды ( постоянна)

tс

110

°С

Начальная температура пластины

t0

10

°С

Время после погружения пластины

τ

9

С

Для того, чтобы найти критерий Фурье Fo нужно найти  рассчитать коэффициент температуропроводности а

Далее найдем число Био Bi

Найдем безразмерную температуру на поверхности X=1 безграничной пластины

По диаграмме 0,86.

Найдем абсолютную температуру

Найдем безразмерную температуру безграничной пластины

в середине X=0

По диаграмме 0,9.

Найдем абсолютную температуру

Рассчитаем безразмерные температуры на оси и боковой поверхности бесконечного цилиндра

По диаграмме =0,8.

Найдем безразмерные температуры на боковой и торцевой поверхностях конечного цилиндра по следующей форме

Безразмерные температурына боковой поверхности X=0

Θ=ΘR=0≈ΘR=1;    ΘX=0=0,906*0,82=0,743

ΘдиагрR=0≈ΘR=1;  Θдиагр X=0=0,9*0,82=0,738

Абсолютные температуры на боковой поверхности X=0

Безразмерные температуры на торцевой поверхности X=1

Θ=ΘR=0≈ΘR=1;    ΘX=1=0,861*0,82=0,707

ΘдиагрR=0≈ΘR=1;  Θдиагр X=1=0,85*0,82=0,697

Абсолютные температуры на боковой поверхности X=0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

66118. СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПРОФСОЮЗНОГО ДВИЖЕНИЯ В РОССИИ И В МИРЕ 130.5 KB
  Изучение исторического опыта международного профессионального движения обогащает знания о целях и задачах профсоюзов основных направлениях и методах их деятельности помогает занять правильную позицию во взаимоотношениях с работодателями и государством.
66119. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ И СИСТЕМЫ ПРАВЛЕНИЯ НА ПОЛОЖЕНИЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬНОГО ОРГАНА В КОНСТИТУЦИОННОМ МЕХАНИЗМЕ ЯПОНИИ И В МИРЕ 95.5 KB
  В то же время сама структура Основного Закона соподчиненность его частей многие закрепленные институты статус Парламента и Правительства весьма похожи на соответствующие элементы европейских актов. Дальнейшее рассмотрение конституционной власти а также конституционно-правового статуса парламента...
66120. ПОНЯТИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГАРАНТИЙ ПРАВ И СВОБОД ЧЕЛОВЕКА И ГРАЖДАНИНА В РОССИИ 81 KB
  В правовом положении личности все составляющие ее элементы не только тесно связаны между собой взаимно дополняют друг друга но каждый из них имеет свое назначение сущность выполняет определенную функцию. Это на взгляд автора в полной мере относится к гарантиям прав человека и гражданина...
66121. МОЖЕТ ЛИ ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЬ УСТРАНИТЬ ОСНОВУ КОНФЛИКТА МЕЖДУ ГОСУДАРСТВАМИ? 64.5 KB
  Известно что на ранней стадии своего развития государства возникшие как образования призванные в частности защищать своих граждан от насилия других народов не стремились к активному взаимодействию друг с другом.
66122. ЦЕЛЬ ПОЗНАНИЯ И ЦЕЛЬ ДОКАЗЫВАНИЯ 80 KB
  Частные науки принимают в качестве готового определения истины которое дает философия и на этой основе познают конкретные истины в конкретных областях познавательной деятельности. Понимание истины истинности не как свойства вещей предметов а как свойства мыслей знания восходит к Аристотелю...
66123. МЕСТНОЕ САМОУПРАВЛЕНИЕ В СФЕРЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, КУЛЬТУРЫ 147 KB
  В советский период характерна расплывчатость подхода к определению компетенционного статуса местного самоуправления. Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации принимался в условиях противостояния Президента России...
66124. КОНСТИТУЦИОННО-ПРАВОВОЙ СТАТУС РОССИЙСКОЙ АДВОКАТУРЫ 64 KB
  Особенность развития России состоит в том что циклы в ее истории сменяют друг друга гораздо быстрее чем в государствах традиционных типов демократии. Однако политическое руководство России в тот момент не было готово...
66125. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОТВЕТСТВЕННОСТИ КРЕДИТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ЗА НАРУШЕНИЕ ПОРЯДКА ОТКРЫТИЯ СЧЕТА НАЛОГОПЛАТЕЛЬЩИКА 59.5 KB
  В настоящее время правовые основы юридической ответственности кредитных организаций за нарушение порядка открытия счета налогоплательщика установлены положениями ст. В противном случае например при массовом совершении банками указанных выше противоправных деяний...
66126. ИМУЩЕСТВЕННЫЕ ПРАВА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КАК ВКЛАД В УСТАВНЫЙ (СЛОЖЕННЫЙ) КАПИТАЛ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ОБЩЕСТВА ПО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВУ УКРАИНЫ 72 KB
  В настоящее время на Украине в коммерческий оборот активно вовлекаются результаты интеллектуальной творческой деятельности и других объектов права интеллектуальной собственности. Одной из форм вовлечения в коммерческий оборот объектов права интеллектуальной...