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

5 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

21655. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ ПО СВЕТОВОДУ 166.5 KB
  воспользуемся основными уравнениями электродинамики уравнениями Максвелла которые для диэлектрических волноводов имеют вид: 1 Уравнения Максвелла справедливы для любой системы координат. Для направляющих систем эти уравнения наиболее часто применяются в цилиндрической системе координат ось Z которой совместим с оптической осью световода: 2 Для решения инженерных задач электродинамики необходимо знать продольные составляющие полей Еz и Hz. Отсюда следует что продольные...
21656. Оптимизация структуры доходов бюджета Российской Федерации 358 KB
  Раскрыть теоретические вопросы понятия «доходы бюджета», его сущность и структуру; раскрыть особенности нормативно - правовой базы доходов бюджета; провести анализ доходов и расходов бюджета Российской Федерации, его основных поступлений; разработать рекомендации по оптимизации структуры доходов бюджета Российской Федерации.
21657. ЗАТУХАНИЕ 160 KB
  ЗАТУХАНИЕ Важнейшими параметрами световода являются оптическое потери и соответственно затухание передаваемой энергии. Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения и потерь рассеивания т. Потери на поглощение существенно зависят от частоты материала и при наличии посторонних примесей могут быть значительными. Потери обусловлены комплексным характером показателя преломления nдjnм который связан с тангенсом угла диэлектрических потерь выражением .
21658. Гидрология болот 114 KB
  Вместо высоких камышей и тростников развиваются мелководные растения хвощи осоки и многие другие водолюбивые растения отложения которых хотя и поднимаются над поверхностью воды в озере но затопляются весенними и летними высокими водами отлагающими принесенные или взмученные частицы ила. В климатических условиях северной половины России осадков выпадает больше чем расходуется влаги на испарение поэтому излишек воды скапливается на поверхности болота сначала в форме мочажин а затем в виде вторичных озер и русел...
21659. Гидрология подземных вод 318 KB
  Долгое время существовали две теории отрицавшие одна другую: теория инфильтрации в которой утверждалось что скопление подземной воды есть результат просачивания атмосферных осадков в почву и грунт теория конденсации доказывающая что источником происхождения подземных вод является водяной пар атмосферы который вместе с воздухом попадает в холодные слои земной коры и там конденсируется. Воды возникают на больших глубинах из диссоциированных ионов Н и О2 или паров воды поднимающихся из магматической или метаморфической зоны....
21660. Гидрология рек 346.5 KB
  Главные реки и их притоки. Речная система включает в себя одну главную реку ряд притоков главной реки притоки этих притоков и т. Реки непосредственно впадающие в главную реку называются притоками первого порядка. Притоки второго порядка по отношению к главной реке реки впадающие в притоки первого порядка и т.
21661. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ 78.5 KB
  Приливноотливные движения периодические поднятия и опускания уровня воды в океанах и морях возникают в результате того что Земля испытывает притяжение Луны и Солнца. РАЗРУШИТЕЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МОРЯ Разрушительная деятельность моря называется абразией. К тому же между подводной абразионной террасой и клиффом возникает пляж представляющий гряды или насыпи гальки гравия иногда песка полого спускающиеся в сторону моря. При поперечном подходе волн к берегу в зоне прибоя в пределах пляжа часто формируются валы из...
21662. Химические и физические свойства природных вод 117 KB
  Основные физические свойства воды снега и льда Общие сведения. При анализе гидрологических явлений принимается что количество свободной воды на Земле сохраняется постоянным. Вода в результате некоторых процессов вступает в прочные соединения с другими веществами и перестает существовать как свободное образование однако в глубоких слоях земной коры имеют место и обратные процессы: при высоких давлениях и температурах вновь образуется некоторое количество воды. Температура замерзания дистиллированной воды принята за 0 С а температура...
21663. Гидрология озер 174 KB
  Гидрология озер Происхождение типы и морфология озерных котловин Озерами называются котловины или впадины земной поверхности заполненные водой и не имеющие прямого соединения с морем. Согласно приведенному определению к озерам могут быть отнесены и такие крупные водоемы как Каспийское и Аральское моря а также сравнительно небольшие временные скопления воды в понижениях местности образующиеся например в период весеннего снеготаяния. Иногда в отличие от текущих вод рек озера определяют как водоемы с замедленным стоком или с...