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

52459. CYBERBULLYING 102 KB
  Techer: Good fternoon der pupils nd our guests We re hppy to greet you t our prty devoted to Interntionl Dy for Tolernce nd problems of cyberbullying. Presenter 1: Tody we’re going to tlk bout bullying. Bullying occurs in every country round the globe when people especilly children ren't tolernt of ech other.
52461. ВІТАННЯ ВІД СВІТЛОФОРЧИКА 53.5 KB
  Учителька бабуся. Учителька бабуся. Ура Учителька бабуся. О а навіщо нам ці правила Що ми – шофери чи що Учителька бабуся.
52462. Дальтон-технологія 109 KB
  Серед інноваційних технологій яка саме дозволяє здійснити такий підхід до навчання відома дальтонтехнологія. Дальтонтехнологія один із методів активізації пізнавальної та креативної діяльності учнів при вивченні предмету. У дальтонтехнології закладені великі можливості для реалізації особистісноорієнтованого навчання в повнішій мірі навіть в умовах класноурочної системи.
52463. Галицько- Волинська держава. Данило Галицький 110.78 KB
  Мета: ознайомити учнів з виникненням Галицько Волинської держави; на прикладах особистостей Романа Великого та Данила Галицького продовжити формування вмінь складати характеристику видатних історичних діячів; виховувати почуття гордості за славне минуле свого народу повагу до історичних діячів. Обладнання: підручник карта Галицько Волинська держава портрети Романа і Данила зошит Власова роздатковий матеріал схеми таблиці вислови речення. ' Основні поняття і терміни: Галицько Волинська...
52464. American Holidays. Thanksgiving Day 338 KB
  The pilgrims celebrted the first Thnksgiving Dy in the fll of 1621. The pilgrims siled to meric from Plymouth Englnd in September 1620. Wht joy the pilgrims hd when they relized where they were There were people living in meric before the pilgrims rrived. The pilgrims first winter in the New World ws difficult.
52467. Декартові координати на площині 198.5 KB
  Узагальнити та систематизувати знання учнів з теми; розвивати пам’ять, логічне мислення,здібності учнів; виховувати інтерес до математики, увагу, самостійність;формувати вміння працювати.