Раздел 3. Конвективный тепло- и массообмен

Старооскольский технологический институт им. Угарова А.А.

(филиал) Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Кафедра металлургии и металловедения им. Угаровой С.П.

ТЕПЛОМАССООБМЕН

Учебное пособие

по выполнению домашнего задания

для студентов

бакалавриата по направлению

22.03.02 – «Металлургия»

13.03.01 – «Теплоэнергетика и теплотехника»

Старый Оскол 2017 г.

Содержание

Введение.. 2

1. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ. 3

1.1. Раздел 1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ.. 3

1.1.1. Таблица вариантов индивидуального задания к разделу 1. 3

1.1.2. Задачи к разделу 1. 3

1.1.2. Вопросы к разделу 1. 14

1.2. Раздел 2. ИЗЛУЧЕНИЕ.. 17

1.2.1. Таблица вариантов индивидуального задания к разделу 2. 17

1.2.2. Задачи к разделу 2. 17

1.2.3. Вопросы к разделу 2. 25

1.3. Раздел 3. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛО- И МАССООБМЕН.. 31

1.3.1. Таблица вариантов индивидуального задания к разделу 3. 31

1.3.2. Задачи к разделу 3. 31

1.3.3. Вопросы к разделу 3. 44

Литература.. 48

а) Основная литература: 48

б) Дополнительная. 48

Введение

Студенту дневной формы обучения предлагается выполнить домашнего задания. Решать задания необходимо в соответствии со своим вариантом.

Условия вариантов заданий переписываются полностью. Решения задач в задании должны сопровождаться краткими пояснениями и подробными вычислениями. В процессе решения необходимо привести соответствующие формулы, подставить числовые значения и произвести вычисления. Обязательно указывать единицы величин, строго придерживаясь принятой системы обозначений Международной системы единиц (СИ).

Домашние задания выполняются на листах формата А4.

При изучении дисциплины необходимо прослушать курс лекций, делая при этом соответствующие записи, которые затем будут использоваться при самостоятельной работе.

Материал можно считать усвоенным только при условии правильного использования теоретического материала для решения практических задач.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.

Раздел 1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Таблица вариантов индивидуального задания к разделу 1

№ ва-рианта И.З.	Номер задачи							Номер вопроса
№ ва-рианта И.З.	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4	5	6	7
1	1	3	6	11	16	22	25	1	6	11	17	23	28	34
2	2	5	8	12	18	20	25	2	5	12	15	21	30	38
3	4	3	9	13	19	21	23	3	8	16	22	36	42	47
4	7	4	10	14	16	24	25	4	9	13	18	24	29	33
5	1	9	8	12	18	22	26	10	14	19	25	32	39	43
6	2	3	6	11	19	20	25	20	26	31	35	40	45	46
7	4	5	6	12	16	21	23	1	5	6	27	37	41	44
8	7	2	8	13	18	24	25	2	8	15	18	25	30	42
9	1	3	9	14	19	20	26	3	5	12	20	26	31	40
10	2	3	10	13	16	22	23	4	5	17	22	28	34	45
11	4	5	9	12	18	20	23	5	6	15	19	26	38	43
12	7	3	6	14	19	21	25	8	10	16	21	29	31	42
13	1	3	8	11	16	24	26	12	13	19	23	29	33	44
14	2	5	9	12	18	22	26	1	9	17	21	25	38	46
15	4	3	10	13	19	24	23	2	5	14	18	29	34	41
16	7	4	8	14	16	22	25	3	6	12	19	27	30	42
17	1	3	10	14	18	20	26	4	8	17	23	28	33	46
18	2	3	6	11	19	21	23	9	11	15	20	25	34	41
19	4	5	6	12	16	24	23	13	14	18	24	26	30	44
20	7	6	8	14	18	22	25	1	8	14	19	29	39	47
21	1	10	9	13	19	21	26	2	10	17	18	27	31	42
22	2	3	10	13	16	20	26	3	8	16	24	28	34	41
23	4	5	10	14	18	22	23	4	9	13	19	25	33	47
24	7	1	9	11	19	20	25	5	6	16	20	27	32	35
25	1	3	6	12	16	21	26	11	12	18	21	28	35	40

Задачи к разделу 1

1. Температуры на поверхностях шамотной стенки, толщина которой δ=200 мм, равны: t₁=1000 °С; t₂=200 °С. Коэффициент теплопроводности шамота изменяется в зависимости от температуры по уравнению .

Показать, что плотность теплового потока q, Вт/м², в случае линейной зависимости коэффициента теплопроводности от t, может быть вычислена по формуле для постоянного коэффициента теплопроводности, взятого при средней температуре стенки.Найти ошибку в определении температуры в точках x=57,5; 110 и 157,5 мм, если вычисления производятся по значению коэффициента теплопроводности, среднему для заданного интервала температур, построить график распределения температур в стенке.

2. Плоская стенка бака площадью F, м² покрыта двухслойной тепловой изоляцией. Стенка бака стальная, толщиной δ₁, мм с коэффициентом теплопроводности λ₁, Вт/(м·К). Первый слой выполнен из новоасбозурита толщиной δ₂, мм коэффициент теплопроводности которого определяется уравнением .

Второй слой изоляции толщиной δ₃, мм представляет собой штукатурку (известь), коэффициент теплопроводности которой λ₃=0,698 Вт/(м·К). Температуры внутренней поверхности стенки бака t_с1, °С и внешней поверхности изоляции t_с4, °С. Вычислить количество теплоты, передаваемой через стенку, температуры на границе слоев изоляции и построить график распределения температуры.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
F	5	6	4	3	6	7	5	3	4	5
δ₁	8	7	9	5	6	7	9	10	7	6
λ₁	46	44	43	45	43	44	45	46,5	45	46,5
δ₂	50	48	47	46	49	50	50	47	48	49
t_с1	250	300	280	300	260	350	400	280	320	310
t_с4	50	60	40	55	60	50	50	60	40	65

3. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного кирпича, между которыми расположена засыпка из диатомита. Толщина шамотного слоя δ₁, мм, диатомитовой засыпки δ₂, мм и красного кирпича δ₃, мм.

Коэффициенты теплопроводности материалов соответ-ственно равны:

λ₁ = 0,94 Вт/(м·К), λ₂ = 0,13 Вт/(м·с), λ₃ = 0,7 Вт/(м·К). Какой толщины следует сделать слой из красного кирпича δ₃, если отказаться от применения засыпки из диатомита, чтобы тепловой поток, через обмуровку оставался неизменным.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
δ₁	120	125	125	120	250	250	120	125	120	120
δ₂	50	45	50	45	40	50	40	45	60	55
δ₃	250	250	125	250	125	250	125	125	250	250

4. Стенка неэкранированной топочной камеры парового котла выполнена из слоя пеношамота толщиной δ₁, мм и слоя красного кирпича толщиной δ₂, мм. Слои плотно прилегают друг к другу. Температура на внутренней камеры t_c1 поверхности топочной, °С а на наружной t_c3, °С (см. рис. 2.2.3). Коэффициент теплопроводности пеношамота λ₁=0,28+0,00023·t, красного кирпича λ₂=0,7 Вт/(м·К).

Вычислить тепловые потери через 1 м² стенки топочной камеры и температуру в плоскости соприкосновения слоев.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
δ₁	125	250	125	250	125	250	300	125	200	125
δ₂	500	400	250	250	500	125	250	125	250	500
t_c1	1100	1000	1050	1200	1150	1000	1020	1030	1100	1200
t_c3	50	40	30	45	55	60	40	45	50	55
λ₂	0,7	0,5	0,6	0,4	0,45	0,5	0,6	0,55	0,7	0,6

5. Толщину слоя красного кирпича в стенке топочной камеры, рассмотренной в задаче 4, решено уменьшить в 2 раза, а между слоями поместить слой засыпки из диатомитовой крошки, коэффициент теплопроводности которой .

Какую нужно сделать толщину диатомитовой засыпки, чтобы при тех же температурах на внешних поверхностях стенки, что и в задаче 4, потери теплоты оставались неизменными?

6. Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной δ₁, мм и слоя строительного войлока. Температура на внешней поверхности кирпичного слоя t_c1, °С и на внешней поверхности войлочного слоя t_c3, °С.

Коэффициент теплопроводности красного кирпича λ₁, Вт/(м·К) и строительного войлока λ₂, Вт/(м·К).

Вычислить температуру в плоскости соприкосновения слоев и толщину войлочного слоя при условии, что тепловые потери через 1 м² стенки не превышают q=110 Вт/м²

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
δ₁	250	125	250	125	125	250	250	500	250	125
t_c1	110	120	130	140	115	120	125	130	135	140
t_c3	25	30	35	20	25	28	35	30	20	15
λ₁	0,7	0,6	0,55	0,6	0,7	0,7	0,6	0,5	0,55	0,7
λ₂	0,046	0,045	0,044	0,046	0,044	0,046	0,045	0,046	0,047	0,048

7. Вычислить потери теплоты через единицу поверхности кирпичной обмуровки парового котла в зоне размещения водяного экономайзера и температуры на поверхностях стенки, если толщина стенки δ, мм, температура газов t_ж1, °С и воздуха в котельной t_ж2, °С.

Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности стенки α₁, Вт/(м²·К) и от стенки к воздуху α₂,Вт/(м²·К). Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
δ	250	200	250	125	130	150	200	230	250	125
t_ж1	700	650	700	750	730	750	700	600	630	680
t_ж2	30	28	25	20	25	28	30	32	35	25
α₁	12	10	11	12	11	13	14	15	10	12
α₂	23	21	22	23	25	24	20	21	22	25
λ	0,7	0,6	0,5	0,8	0,75	0,55	0,65	0,6	0,7	0,6

8. Определить тепловой поток через 1 м² кирпичной стены помещения толщиной в два кирпича (δ=510 мм) с коэффициентом теплороводности λ₁=0,8 Вт/(м·К).Температура воздуха внутри помещения t_ж1=18 °С; коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α₁=7,5 Вт/(м²·К); температура наружного воздуха t_ж2=−30 °С; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены, обдуваемой ветром, α₂=20 Вт/(м²·К). Вычислить также температуры на поверхностях стены, t_c1 и t_c2.

9. Вычислить плотность теплового потока q, Вт/м², в пластинчатом воздухоподогревателе и значения температур на поверхностях листов, если известно, что средняя температура газов t_ж1, °С и средняя

температура воздуха t_ж2, °С, соответственно коэффициен-ты теплоотдачи α₁, Вт/(м²·К) и α₂, Вт/(м²·К). Толщина листов подогревателя δ, мм. Коэффициент теплопроводности материала листов λ, Вт/(м·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t_ж1	315	300	310	250	300	310	315	350	330	350
t_ж2	135	120	125	130	140	135	140	120	110	100
α₁	23	21	22	23	24	25	24	23	22	23
α₂	30	30	29	32	42	35	36	37	38	38
δ	2	1	0,5	3	2,5	2,7	2	3	1	2
λ	50	43	42	47	48	49	50	43	44	45

10. В камере сгорания парового котла с жидким золоудалением температура газов должна поддерживаться равной t_ж1, °С, температура воздуха в котельной t_ж2, °С. Стены топочной камеры выполнены из слоя огнеупора толщиной δ₁, мм с коэффициентом теплопроводности λ₁=0,28 (1+0,000833·t) Вт/(м·К) и слоя диатомитового кирпича с коэффициентом теплопроводности λ₂=0,13·(1+0,000206·t) Вт/(м·К). Коэффи-циент теплоотдачи от газов к обмуровке α₁, Вт/(м²·К) и от внешней поверхности топочной камеры к окружающему воздуху α₂, Вт/(м²·К).

Какой должна быть толщина диатомитового слоя, чтобы потери в окружающую среду не превышали 750 Вт/(м²·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t_ж1	1300	1250	1200	1280	1240	1250	1260	1270	1280	1290
t_ж2	30	29	28	31	32	31	30	34	33	30
δ₁	250	125	250	125	120	150	125	200	250	125
α₁	30	29	28	31	30	32	33	29	30	31
α₂	10	8	7	11	10	9	8	7	11	10

11. Паропровод диаметром 150/160 мм покрыт слоем тепловой изоляцией толщиной δ_из, мм; коэффициенты теплопроводности стенки трубы λ₁, Вт/(м·К) и изоляции λ₂, Вт/(м·К). Температура на внутренней поверхности паропровода t_с1, °С и на наружной поверхности изоляции t_с3, °С.

Найти тепловые потери с 1 м паропровода и температуру на границе соприкосновения паропровода и изоляции.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
δ_из	100	95	96	97	98	99	100	101	100	95
λ₁	50	48	45	52	49	50	52	49	50	47
λ₂	0,08	0,07	0,05	0,04	0,08	0,07	0,06	0,05	0,07	0,08
t_с1	400	450	430	420	430	435	440	450	420	400
t_с3	50	45	46	46	47	48	49	50	467	47

12. Стальной трубопровод диаметром d₁/d₂=100/110 мм с коэффициентом теплопроводности λ₁, Вт/(м·К) покрыт изоля-цией в два слоя одинаковой толщины δ, мм. Температура внутренней поверхности трубы t_с1, °С и наружной t_с4, °С

Определить потери теплоты через изоляцию с 1 м трубопровода и температуру на границе соприкосновения слоев изоляции, если первый слой изоляции, накладываемый на поверхность трубы, выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности λ₂, Вт/(м·К), а второй слой - из материала с коэффициентом теплопроводности λ₃ =0,12 Вт/(м·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
λ₁	50	48	45	46	47	48	49	50	50	48
δ	50	45	50	46	48	50	55	60	45	50
t_с1	250	260	255	270	270	250	260	270	245	250
t_с4	50	45	46	47	48	49	50	55	50	52
λ₂	0,06	0,05	0,04	0,06	0,05	0,07	0,05	0,04	0,05	0,06

13. Как изменятся тепловые потери с 1 м трубопровода, рассмотренного в задаче 12, если слои изоляции поменять местами, т.е. слой с большим коэффициентом теплопроводности наложить непосредственно на поверхность трубы? Все другие условия оставить без изменений.

14. Паропровод диаметром d₁/d₂=160/170 мм покрыт слоем изоляции толщиной δ, мм с коэффициентом теплопроводности, зависящим от температуры следующим образом: λ=0,062·(1+0,000363·t).

Определить потери теплоты с 1 м трубопровода и температуру на внутренней поверхности трубопровода, если температура наружной поверхности трубы t_с2, °С, а температура внешней поверхности изоляции не должна превышать t_с3, °С.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
δ	100	120	110	150	140	120	100	120	110	115
t_с2	300	250	270	250	260	290	300	310	320	300
t_с3	50	45	48	60	55	60	50	50	55	50

15. Определить площадь поверхности нагрева конвективного пароперегревателя, выполненого из труб жаростойкой стали диаметром d₁/d₂=32/40 мм. Коэффициент теплопроводности стали λ, Вт/(м·К). Производительность пароперегревателя Q, кг/с пара. В пароперегреватель поступает сухой насыщенный пар при давлении p, МПа. Температура перегретого пара на выходе t_п, °С. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α₂, Вт/(м²·К), а от стенки к пару α₁, Вт/(м²·К); средняя температура газов t_ж, °С. Гидравлическим сопротивлением пароперегревателя пренебречь.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
λ	39,5	40	38	37	37,5	38	39	39,5	38,5	38
Q	61,1	60	61	59	61,2	60	60	61	59	58
p	9,8	9	9,6	9,2	9,4	9,6	10	9,5	9	8
t_п	500	400	450	500	400	350	400	450	500	500
α₂	81,5	80	79	80	75	85	83	82	79	80
α₁	1163	1100	1150	1120	1125	1150	1125	1150	1160	1155
t_ж	900	800	700	850	900	750	800	850	900	800

16. Резиновая пластина толщиной 2δ, мм нагретая до температуры t_п,°С, помещена в воздушную среду с температурой t_ж,°С. Определить температуры в середине и на поверхности пластины через τ=20 мин после начала охлаждения. Коэффициент теплоотдачи от поверхности пластины к окружающему воздуху α, Вт/(м²·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2δ	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38
t_п	140	135	138	142	144	146	148	150	152	154
t_ж	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
α	65	66	67	68	69	70	71	72	73	74

17. Для условий предыдущей задачи определить температуру на расстоянии x=δ/2, мм от середины пластины. Определить также безразмерные температуры в середине и на поверхности пластины расчетным путем и сравнить результаты расчета со значениями Θ_x=0и Θ_x=_δ/2 полученными в задаче 16.

18. Определить промежуток времени по истечении которого лист стали, прогретый до температуры t_п, °С, будучи помещен в воздушную среду, температура которой t_ж, °С, примет температуру, отличающую не более чем на 1% от температуры окружающей среды. Толщина листа 2δ, мм Коэффициент теплоотдачи от поверхности листа к окружающему воздуху α₁, Вт/(м²·К). Указание: Для оценки характера распределения температуры по сечению листа необходимо воспользоваться формулой Θ=exp(−Bi·Fo), если Bi<<0,1

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t_п	500	505	510	515	520	530	540	550	560	570
t_ж	20	22	24	26	28	30	35	40	45	50
δ	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28
α	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80

19. Определить время τ, необходимое для нагрева листа стали толщиной 2δ, мм который имел начальную температуру t_п,°С, а затем был помещен в печь с температурой t_ж,°С. Нагрев считать законченным, когда температура листа достигнет значения t,°С. Коэффициент теплоотдачи к поверхности листа α, Вт/(м²·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2δ	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38
t_п	20	22	24	26	28	20	22	24	26	28
t_ж	600	605	610	614	590	595	600	615	595	600
t	450	400	410	415	420	430	435	440	445	450
α	24	30	40	45	50	55	60	65	70	75

20. Длинный стальной вал диаметром d, мм который имел температуру t_п,°С, был помещен в печь с температурой t_ж,°С. Определить время τ, необходимое для нагрева вала, если нагрев считать законченным, когда температура на оси вала t,°С. Определить также температуру на поверхности вала в конце нагрева, если коэффициент теплоотдачи α, Вт/(м²·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d	120	122	124	126	128	130	132	134	136	138
t_п	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29
t_ж	820	830	840	850	860	870	880	890	900	910
t	800	805	820	830	840	860	860	870	880	800
α	140	110	120	130	140	150	115	125	135	100

21. Определить значения температур на поверхности и на оси вала в условиях предыдущей задачи по истечении 25 и 40 мин после загрузки вала в печь.

22. Cтальной слиток, имеющий форму параллелепипеда с размерами (200×400×500) мм имел начальную температуру t_п, °С, а затем был помещен в печь с температурой t_ж, °С. Определить температуру в центре слитка через τ, час после его загрузки в печь, если коэффициент теплоотдачи на поверхности слитка α, Вт/(м²·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t_п	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38
t_ж	1400	1410	1420	1440	1460	1480	1500	1520	1540	1560
τ	1,5	1,6	1,7	1,8	1,2	1,4	1,6	1,8	1,3	1,4
α	186	180	182	184	186	188	190	192	194	196

23. В условиях предыдущей задачи найти температуры в серединах граней размером (200×400) мм и (200×500) мм.

24. Стальная болванка цилиндрической формы диаметром d, мм и длиной L, мм в начальный момент времени была равномерно прогрета до температуры t_п, °С. Болванка охлаждается на воздухе, который имеет температуру t_ж, °С. Определить температуру в центре болванки и в середине торцевой поверхности через τ, час после начала охлаждения. Коэффициент теплоотдачи от поверхности α, Вт/(м²·К).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d	80	82	84	86	88	90	92	94	96	98
L	160	120	130	140	150	160	170	180	190	200
t_п	800	805	810	815	820	825	830	835	840	845
t_ж	30	32	34	36	38	40	42	44	46	48
τ	30	32	34	36	38	40	35	25	15	20
α	120	122	124	126	130	135	140	145	150	155

25. При условиях охлаждения стальной болванки, рассмотренной в предыдущей задаче, определить температуру в центре болванки и в середине торцевой поверхности, если ее размеры увеличены в 2 раза, а все остальные условия остаются без изменений.

26. Длинная стальная балка прямоугольного сечения с размерами в поперечном сечении (400×320) мм в начальный момент времени имела температуру t_п, °С, а затем была помещена для охлаждения в среду с температурой t_ж, °С. Коэффициент теплоотдачи с поверхности балки в процессе охлаждения оставался постоянным и равным α, Вт/(м²·К).

Рассчитать температуру на оси балки для τ=1, 2, 3 и 4 ч после начала охлаждения.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t_п	1000	1005	1100	1060	1070	1080	1090	1150	1160	1170
t_ж	20	22	23	25	26	28	32	34	36	40
α	170	180	150	160	155	165	175	140	145	130

27. Стальная пластина толщиной 2δ=400 мм нагревается в печи, имеющей постоянную температуру t_ж,°С. Температура пластины в момент помещения ее в печь была всюду одинаковой и равной t_п,°С. Коэффициент теплоотдачи к поверхности пластины в процессе нагрева оставался постоянным и равным α, Вт/(м²·К). Два других размера пластины велики по сравнению с толщиной и температурное поле пластины можно рассматривать как одномерное. Определить количество теплоты, которое будет подведено к 1 м пластины в течении 2 ч после начала нагрева. Сталь выбрать самим.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t_ж	800	500	550	600	650	700	750	800	850	900
t_п	30	25	30	35	40	20	25	30	35	40
α	200	100	120	140	160	180	190	210	215	195

28. В экспериментальной установке для определения коэффициента теплопроводности твердых тел методом регулярного режима исследуемый материал помещен в шаровой калориметр радиусом r=30 мм. После предварительного нагрева калориметр охлаждается в воздушном термостате, температура в котором t_ж, °С поддерживается постоянной и равной 20 °С. В результате предварительных исследований установлено, что коэффициент теплоотдачи от поверхности калориметра к окружающему воздуху α, Вт/(м²·К) и коэффициент температуропроводности материала а=3,37·10^‒7 м²/c.

Вычислить коэффициент теплопроводности исследуемого материала, если в процессе охлаждения после наступления регулярного режима температура в центре калориметра за Δτ уменьшилась от t₁=27 °С до t₂=27 °С.

Вопросы к разделу 1.

1. Назовите основные виды теплообмена.

2. Что называется конвективным теплообменом?

3. Что называется сложным теплообменом?

4. Что называется температурным полем?

5. Что называется градиентом температурного поля?

6. Что называется теплопроводностью?

7. Опишите особенности теплопроводности различных веществ.

8. Сформулируйте уравнение Фурье для трехмерного температурного поля.

9. Что называется температуропроводностью?

10. Какими величинами задаются граничные условия первого, второго и третьего рода?

11. Сформулируйте закон Ньютона-Рихмана.

12. По какому закону изменяется температура в однослойной плоской стенке?

13. От каких величин зависит тепловой поток, передаваемый теплопроводностью через однослойную плоскую стенку?

14. Что называется эквивалентной теплопроводностью?

15. Как определяется температура между слоями в многослойной плоской стенке?

16. Каков закон изменения температуры в цилиндрической стенке?

17. От каких величин зависит теплопроводность однослойной цилиндрической стенки?

18. Как определяется эквивалентная теплопроводность цилиндрической стенки?

19. Как определяется температура между слоями в многослойной цилиндрической стенке?

20. Что называется теплопередачей?

21. Опишите передачу тепла через стенку.

22. Каким уравнением описывается передача теплоты через стенку?

23. Как получается основное уравнение теплопередачи?

24. Что называется коэффициентом теплопередачи?

25. Что называется общим термическим сопротивлением и из каких величин оно складывается?

26. Как определяется коэффициент теплопередачи через однослойную цилиндрическую стенку, дать определение.

27. Как определить тепловой поток и коэффициент теплопередачи через многослойную цилиндрическую стенку?

28. Как определить температуры внутренней и наружной поверхностей цилиндрической стенки?

29. Что называется критическим диаметром изоляции, как он определяется?

30. Какие требуются условия, чтобы изоляция уменьшала потери тепла?

31. В каких случаях и за счёт чего можно интенсифицировать теплопередачу?

32. Какое существует общее правило для интенсификации теплопередачи?

33. Достаточно ли знать условия однозначности, чтобы описать процесс изменения температурного поля в твердом теле?

34. Достаточно ли знать дифференциальное уравнение теплопроводности, чтобы определить температурное поле в твердом теле (в любой точке и в любой момент времени?)

35. Одинаковы ли единицы коэффициентов температуропроводности и теплопроводности?

36. Зависит ли от характера граничных условий вид формулы, полученной после решения дифференциального уравнения теплопроводности и описывающей температурное поле?

37. Верно ли, что безразмерная координата X становится равной 0 в центре пластины толщиной 2δ?

38. Включен ли в число Био коэффициент теплопроводности жидкой среды?

39. Одинаково ли написание линейных размеров, входящих в состав числа Фурье для пластины и для цилиндра?

40. Может ли безразмерная температура увеличиваться в режиме нагрева или в режиме охлаждения?

41. Можно ли по типовым диаграммам вида Θ=f(Fo,Bi) для цилиндра определить безразмерную температуру в любой точке неограниченного цилиндра?

42. Сколько необходимо иметь диаграмм вида Θ=f(Fo, Bi) для цилиндра, чтобы определить разность безразмерных температур между серединой и поверхностью неограниченной пластины?

43. В случае теплопередачи от воды к воздуху через разделяющую их металлическую стенку является ли оребрение стенки со стороны воздуха более эффективным, чем со стороны воды?

44. Одинаково ли написание линейных размеров, входящих в состав числа Био для пластины и для цилиндра?

45. Может ли Био увеличиваться в режиме нагрева или в режиме охлаждения?

46. Можно ли по типовым диаграммам вида Bi=f(Fo, Θ) для шара определить безразмерную температуру в любой точке шара?

47. Сколько необходимо иметь диаграмм вида Θ=f(Fo, Bi) для пластины, чтобы определить разность безразмерных температур между серединой и поверхностью неограниченной пластины?

Раздел 2. ИЗЛУЧЕНИЕ

Таблица вариантов индивидуального задания к разделу 2

№ ва-рианта И.З.	Номер задачи							Номер вопроса
№ ва-рианта И.З.	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4	5	6	7
1	1	5	9	13	17	20	15	10	13	16	18	30	42	54
2	2	6	10	14	18	2	19	2	49	59	29	41	63	15
3	3	7	11	15	19	13	17	3	5	6	10	12	14	16
4	4	8	12	16	20	14	18	4	7	17	18	19	20	21
5	1	2	4	6	12	16	20	11	13	41	42	43	44	45
6	10	12	14	16	18	20	8	13	46	47	6	9	10	11
7	20	8	18	16	23	14	25	26	27	28	29	30	31	33
8	3	5	7	9	21	24	1	20	30	40	22	24	41	46
9	12	14	16	17	19	2	20	13	46	47	6	9	10	11
10	1	2	3	4	5	6	7	70	63	71	60	50	49	67
11	2	11	3	5	8	12	17	24	21	11	8	6	45	46
12	7	8	9	12	13	15	18	23	34	45	16	1	2	3
13	18	12	13	19	3	5	16	10	1	2	3	6	9	22
14	4	3	8	11	13	18	14	1	3	5	7	9	34	45
15	1	2	3	4	5	6	9	41	42	43	44	45	46	47
16	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23
17	14	2	1	17	18	3	7	14	25	26	27	28	29	30
18	13	14	15	18	19	11	5	9	31	32	33	34	35	36
19	1	3	5	6	7	2	20	37	38	39	40	41	42	43
20	11	12	13	14	15	16	17	61	63	64	65	68	44	45

Задачи к разделу 2

1. Поверхность стального изделия имеет температуру t, °С и степень черноты ε. Излучающую поверхность можно считать серой. Вычислить плотность собственного излучения поверхности изделия и длину волны, которой будет соответствовать максимальное значение спектральной интенсивности излучения.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t	727	800	790	750	745	750	760	730	770	760
ε	0,7	0,8	0,6	0,5	0,65	0,7	0,6	0,8	0,55	0,55

2. Определить, какую долю излучения, падающего от абсолютно черного источника, будет отражать поверхность полированного алюминия при температуре t,°С, если известно, что при этой температуре излучательная способность поверхности Е, Вт/м². Температура источника черного излучения равна температуре поверхности алюминия.