Стационарный режим

Задача 1

Паропровод диаметром

покрыт двухслойной изоляцией (рис. 3). Толщина первого слоя изоляции δ₂, второго – δ₃, мм. Коэффициенты теплопроводности изолируемой трубы и слоев изоляции соответственно равны λ₁, λ₂, λ₃,Вт/(м·К). Температура внутренней и внешней поверхностей паропровода соответственно t₁ и t₄, ⁰С. Определите тепловые потери одного метра длины трубопровода q_l, Вт/м и температуры на поверхностях раздела отдельных слоев t₂ и t₃, ⁰С. Остальные исходные данные приведены в таблице 6.

Рис. 3. Расчетная схема паропровода

Таблица 6

1-я цифра варианта
d₂, мм
d₁, мм
d₂, мм
d₃, мм
λ₁, Вт/(м·K)
2-я цифра варианта
λ₂, Вт/(м·K)	0,11	0,18	0,22	0,13	0,19	0,2	0,12	0,15	0,17	0,21
λ₃, Вт/(м·K)	0,07	0,09	0,1	0,07	0,09	0,1	0,08	0,07	0,08	0,09
t₁, ⁰С
t₄, ⁰С
	Задача 2 Определите коэффициент теплоотдачи для трубы, омываемой поперечным потоком воздуха (рис. 4), если наружный диаметр трубы d, мм, температура воздуха t_ж, ⁰С, скорость ω (м/с) и угол атаки φ, град имеют значения, приведенные в табл. 7, а характеристики сухого воздуха – в таблице 8.	Рис. 4. Схема омывания трубы потоком воздуха

Таблица 7

1-я цифра варианта
d, мм
t_ж, ⁰С
2-я цифра варианта
ω, м/с
φ, град

Таблица 8

Характеристики λ, ν и Рr сухого воздуха.

t, ⁰C
λ, Вт/(м·К)	0,0251	0,0259	0,0267	0,0276	0,2830	0,0290	0,2960	0,0305	0,0313	0,0321	0,0324
ν·10⁶, м²/с	14,16	15,06	16,00	16,96	17,95	18,97	20,02	21,09	22,10	23,13	25,45
Рr	0,705	0,703	0,701	0,699	0,698	0,696	0,694	0,692	0,690	0,688	0,686

Задача 3

По трубе внутренним диаметром d, мм и длиной L, м протекает вода со скоростью w, м/с (рис. 5). Средняя температура воды – t, ⁰C, а внутренней стенки трубы – t_с, ⁰C. Определите коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы и передаваемый тепловой поток. Исходные данные приведены в таблицах 9, 10.

Рис. 5. Схема теплообмена к задаче 3.

Таблица 9

1-я цифра варианта
t, ⁰С
t_с, ⁰С
w, м/с	1,2	1,4	1,6	1,8	2,2	2,4	2,6	2,8
2-я цифра варианта
d, мм
L, м

Таблица 10

Характеристики λ, ν и Рr воды.

t, ⁰C
λ·10², Вт/(м·К)	63,4	64,8	65,9	66,8	67,5		68,3	68,5	68,6
·10⁶,м²/с	0,660	0,556	0,478	0,415	0,365	0,326	0,295	0,268	0,244
Рr	4,31	3,54	2,98	2,55	2,21	1,95	1,75	1,58	1,43

Задача 4

Определите поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника (толщина стенок δ_с = 3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей (рис. 6), если объемный расход топочных газов при нормальных условиях V_н, м³/ч, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α ₁, Вт/(м²·К), от поверхности нагрева к воде α₂ = 500 Вт/(м²·К), коэффициент тепло-проводности материала стенки трубы (стали) λ = 50 Вт/(м·К), начальные и конечные температуры газа и воды равны соответственно t₁^′, t₁^″, t₂^′ и t₂^″, теплоемкость топочных газов с_г = 1,15 кДж/(кг·К). Определите также расход воды G, кг/ч через теплообменник. Изобразите график изменения температур теплоносителей для обеих схем. Исходные данные для расчета приведены в таблице 11.

Рис. 6. Схема движения теплоносителей в теплообменном аппарате

Таблица 11

1-я цифра варианта

V_н·10^-3, м³/ч

α₁, Вт/(м²·К)

2-я цифра варианта

, ⁰C

Задача 5

Паропровод диаметром d₂/d₁ (рис. 7) покрыт слоем совелитовой изоляции толщиной δ₂, мм. Коэффициенты теплопроводности материала трубы λ₁, изоляции λ₂ = 0,1 Вт/(м·К). Температуры пара t_ж1 и окружающего воздуха t_ж2, ⁰С. Требуется определить линейный коэффициент теплопередачи к_l_, Вт/(м²·K), линейную плотность теплового потока q_l, Вт/м и температуру наружной поверхности паропровода t₃, ⁰С. Исходные данные приведены в таблице 12.

Рис. 7. Расчетная схема паропровода

Таблица 12

1-я цифра варианта

d₁, мм

d₂, мм

δ₂, мм

λ₁, Вт/(м·К)

t_ж1, ⁰C

2-я цифра варианта

α₁, Вт/(м²·К)

α₂, Вт/(м²·К)

8,5

t_ж2, ⁰C

Задача 6

Горизонтальная труба длиной L, м и наружным диаметром d, м расположена в помещении, температура воздуха в котором t_в, ⁰С. Средняя температура поверхности трубы t_с, ⁰С. Определите величину коэффициента теплоотдачи от трубы к воздуху, а также тепловой поток, теряемый трубой. Исходные данные приведены в таблице 13.

Таблица 13

1-я цифра варианта
t _в, ⁰C
t_с, ⁰C
2-я цифра варианта
d, м	0,057	0,06	0,07	0,08	0,09	0,1	0,11	0,12	0,13	0,14
L, м

Задача 7

Пятирядный коридорный пучок труб диаметром d, мм (расстояние между осями труб по ширине пучка S₂ = 60 мм, расстояние между осями двух соседних рядов S₁ = 73 мм омывается поперечным потоком воздуха с температурой t_ж, ⁰С. Определите среднее значение коэффициента теплоотдачи для пучка α_ср, Вт/(м²·К), если скорость движения воздуха в узком сечении w, м/с и угол атаки потока воздуха φ, град. Исходные данные приведены в таблице 14.