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

56538. Рівність трикутників 164.5 KB
  Учасники аукціону називаються аукціонерами людина яка проводить аукціон аукціоністом а товар - лотом. У ході продажу фігур лотів доведення рівності трикутників доцільно записувати на дошці щоб учні ще раз могли простежити відповідність...
56539. Анализ прибыли уровня рентабельности продукции птицеводства в ЗАО Победа - Агро Дятьковского района 127.45 KB
  В современных экономических условиях деятельность каждого хозяйственного субъекта является предметом внимания обширного круга участников рыночных отношений, заинтересованных в результатах его функционирования.
56540. Сценарий проведения внеклассного мероприятия «Веселый труд» 51 KB
  Сценарий проведения внеклассного мероприятия Веселый труд Ведущий: Уважаемые гости и болельщики Сегодня мы проводим конкурс Веселый Труд. Конкурс состоит из 5 заданий каждое задание оценивается в 1 балл. Жюри оценивает конкурс.
56541. Планування варіативного модулю «Технологія вирощування рослин та догляд за ними» 76 KB
  Установчо –технологічна карта варіативного модулю Технологія вирощування рослин та догляд за ними 16 годин. Основи технології вирощування рослин та догляду за ними Розподіл тем навчальних модулів Види діяльності Варіанти домашнього завдання Стандарт на виході Знання відповідних понять з курсів природознавства та біології Вміння: працювати з різними інформаційними матеріалами із різних джерел знань зошитом виконувати ескізні малюнки аналізувати робити висновки працювати з різнорівневими письмовими завданнями відповідати на усні...
56542. Изготовление поздравительной открытки к 8 Марта 69.5 KB
  Формировать практические приемы работы с бумагой. Умение выполнять приёмы работы с бумагой. Проявление эмоционального отношения к выполнению работы. Объяснение последовательности выполнения работы 3 мин.
56543. ТРУДНО БЫТЬ СОБОЙ 123 KB
  Цель: познакомить учащихся с понятиями личность индивидуальность; показать неповторимость уникальность личности; дать представление о путях формирования личности. Развитие личности довольно медленный процесс.
56544. Застосування розв’язування трикутників у прикладних задачах 1.12 MB
  Мета уроку: Формувати вміння учнів у застосуванні знань розв’язування трикутників до розв’язування прикладних задач. Розвивати у учнів інтерес до математики шляхом розв’язування прикладних задач формувати зацікавленість у результатах спільної роботи.
56545. Треугольники 212.5 KB
  Цель урока. Усвоить определение треугольника, медианы, биссектрисы, высоты треугольника; научить учащихся определять элементы треугольника, выполнять классификацию треугольников по углам...
56546. Розв’язування прямокутних трикутників 74 KB
  Мета уроку. Узагальнення, систематизація та закріплення знань про теорему Піфагора, розв’язування прямокутних трикутників; застосування набутих знань і вмінь у практичній діяльності.