2020-05-11
2226
Сущность процесса состоит в том, что теплота от одной среды с температурой t1 передается другой с температурой t 2 < t1, причем эти среды разделены одно- или многослойной стенкой.
Характеристика интенсивности теплообмена стенки со средой - коэффициент теплоотдачи а (рис. 7).
Рис.7. Схема передачи теплоты от одной среды к другой через трехслойную стенку
Принимаем, что режим передачи теплоты стационарный. Определение для этих условий плотности теплового потока, проходящего через стенки, и температур поверхностей стенок очень важно для оценки тепловых потерь в окружающую среду печами и другими агрегатами.
Рассмотрим вначале однослойную плоскую стенку.
Плотность теплового потока, передаваемого от первой среды к поверхности стенки:
(51)
Режим стационарный. Поэтому этот же поток пройдет и через стенку, но его выразим иначе:
(52)
В стационарном режиме плотность теплового потока, отдаваемого поверхностью стенки второй среде:
|
|
|
(53)
где tп1 и tп2 - температуры поверхностей слоев; α1 и α 2 - суммарные коэффициенты теплоотдачи соответственно конвекцией и излучением. Из всех уравнений выразим разности температур:
(54)
Сложение этих уравнений позволит исключить пока неизвестные нам температуры поверхностей слоев tп1 и tп2 и даст возможность получить расчетное уравнение для вычисления плотности теплового потока q
(55)
По вычисленному значению q из уравнений (51) и (53) можно определить температуры поверхностей слоев. Отношения 1/α1 и 1/α 2 называют тепловыми сопротивлениями теплоотдаче.
Так как S/λ - тепловое сопротивление теплопроводности, то знаменатель содержит сумму тепловых сопротивлений теплоотдачи от среды к поверхности стенки, самой стенки и теплоотдачи от второй поверхности стенки к второй среде.
Если стенка состоит из нескольких слоев, имеющих различную толщину S1 и изготовленных из материалов с различной теплопроводностью λ, следует учитывать суммарное тепловое сопротивление стенки. В этом случае тепловые сопротивления слоев, расположенных последовательно в направлении теплового потока, суммируются. Поэтому плотность теплового потока
(56)
Коэффициентом теплоотдачи через плоскую стенку называют
(57)
Численно он равен количеству теплоты, передаваемому через 1 м² поверхности стенки в течение 1 с при разности температур сред, омывающих стенку, в 1 °С.
|
|
|
Анализируя уравнение для определения q, легко установить, что с целью повышения плотности теплового потока можно увеличить разность температур сред ∆t или коэффициент теплоотдачи. Увеличить ∆t часто не представляется возможным, поэтому влиять на величину q целесообразно, регулируя термическое сопротивление теплопередачи: за счет изменения толщины и материала стенки или коэффициентов теплоотдачи, что наиболее предпочтительно. Если для плоской стальной стенки пренебречь ее термическим сопротивлением, то
(58)
При α1 «α2, k→ α1 при α2→∞, k→ α2. Поэтому увеличение большего коэффициента теплоотдачи практически не приводит к изменению k. Наиболее целесообразно увеличивать меньший коэффициент теплоотдачи.
Тепловой поток, проходящий через плоскую стенку, Вт:
(59)
Для многослойной цилиндрической стенки из n слоев тепловой поток, отнесенный к 1 длины, Вт/м:
(60)
Коэффициентом теплопередачи цилиндрической стенки называют
(61)
Он равен плотности теплового потока, проходящего через цилиндрическую стенку длиной 1 м, при разности температур сред, омывающих стенку внутри и снаружи, в 1 °С. Его размерность Вт/(м°С).
Можно записать, что
(62)
где R∑ - суммарное тепловое сопротивление многослойной стенки, (м°С)/Вт;
(63)
Следовательно, тепловое сопротивление зависит от коэффициентов теплоотдачи, толщины слоев и их теплопроводностей.
Контрольные вопросы и задачи
1. Процессы распространения тепла в твердом теле.
2. Температурное поле.
3. Необходимое условие распространения теплоты.
4. Определение теплопроводности. Теплопроводность различных веществ.
5. Стационарный и нестационарный перенос теплоты
6. Основное уравнение стационарной теплопроводности для определения теплового потока, проходящего через плоскую стенку.
7. Определение теплового потока, проходящий через стенку, а также температуры tl и t2 поверхностей соприкосновения слоев.
8. Тепловое сопротивление стенки, состоящего из сопротивлений отдельных слоев.
9. Уравнение, для определения теплового потока, проходящего через многослойную стенку и для любого числа n слоев.
10. Промежуточные значения температур в слое кладки.
11. Тепловой поток, проходящий через однослойную цилиндрическую стенку.
12. Тепловые потоки, проходящие через многослойные цилиндрические стенки.
13. Теплопередача через стенки.
14. Плотность теплового потока, проходящего через одну стенку.
15. Уравнение для вычисления плотности теплового потока.
16. Плотность теплового потока проходящего через стенку состоящую из нескольких слоев, имеющих различную толщину и изготовленных из материалов с различной теплопроводностью.
17. Коэффициентов теплоотдачи.
18. Определение плотности теплового потока для многослойной цилиндрической стенки из n слоев.
19. Задача №11. Условия и варианты задачи представлены в приложении 11. Пример решения задачи. Вычислить плотность теплового потока, проходящего через стенку печи из огнеупорного и теплоизоляционного кирпича. Слой огнеупорного кирпича; толщиной s1 = 0,23 м, а теплоизоляционного s2 = 0,125 м. Теплопроводности кирпичей равны соответственно λ1 = 0,8 и λ2 = 0,3 Вт/(м °С). Требуется также определить температуру поверхности соприкосновения слоев tc, если температура стенки: снаружи t2 = 50°C, а внутри t2 - 1200°С.
Вт/м²
Температуру поверхности соприкосновения слоев можно определять как понаружному слою, так и по внутреннему. Для внутреннего слоя
q = (λ1/S1)(t1-tc) или tc= t1-(q S1/ λ1) = 732°C
20. Задача №12. Условия и варианты задачи представлены в приложении 12. Пример решения задачи. Двухслойная печная плоская стенка с одной стороны омывается газами, имеющими температуру t1 = 1200 °С, а с другой — воздухом, температура: которого t2 = 20 °С. Соответственно коэффициенты теплоотдачи равны α1 = 300 Вт/(м2 °С) и α2 = 20 Вт/(м2 °С). Толщина огнеупорного сдоя S1 = 0,23 м а его теплопроводность λ1 = 0,8 Вт/(м °С), толщина теплоизоляционного слоя S2 = 0,125 м и теплопроводность λ2 = 0,3 Вт/(м °С).
|
|
|
Вычислить плотность теплового потока, проходящего через стенку и температуры поверхностей слоев.
q=(t1- t2)/(1/α1+ S1/ λ1+ S2/ λ2+1/α2)=1557 Вт/м2
В соответствии с уравнением (а) температура внутренней поверхности стенки
t п1= t1- q /α1=1194°С
Температура поверхности соприкосновения слоев определяется из уравнения
t с= t п1- q S1/ λ1=747°С
Соответственно температура наружной поверхности стенки
t п2= t с- q S2/ λ2=98°С
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №7
ДИФФУЗИЯ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Атомы, находящиеся в узлах кристаллических решеток, совершают не только колебательные движения по отношению к центрам своего равновесия, но обладают большой способностью к перемещениям и могут переходить из одних узлов решетки в другие или в междоузлия. Такие перемещения атомов называются диффузией. Определяющим фактором диффузионных процессов является температура металла. Если при низких температурах скорость диффузии настолько мала, что не может зрительно быть обнаружена, то при высоких температурах, например выше 1000сС, она может быть легко установлена в железе, меди и других металлах.
В чистых металлах диффузионные процессы реализуются собственными атомами, а их перемещение называется самодиффузией. В многокомпонентных системах диффузия может осуществляться как перемещением собственных атомов, так и атомов примеси, легирующих элементов. Поэтому диффузия в таких системах называется гетерогенной диффузией, или просто диффузией. Чтобы частица, находящаяся в узле решетки, могла покинуть свое нормальное состояние, она должна получить добавочную тепловую энергию, называемую энергией активации, которая в зависимости от мест расположения атомов различна. У атомов, находящихся на поверхности кристалла и имеющих значительно меньшую связь со своими соседями, энергия активации минимальна по сравнению с атомами, находящимися внутри объема кристалла. Поэтому различают поверхностную диффузию и объемную. При достаточной величине энергии активации атом, находящийся на определенном расстоянии от соседней вакансии, может «перепрыгнуть» в нее. В связи с тем, что тепловая энергия распределяется между атомами неравномерно, ее флуктуация создает условия, при которых в результате взаимодействия между соседними атомами один из них может быть отброшен в любом направлении. Следовательно, для пары атомов нельзя предсказать направление их движения, оно может быть случайным. В то же время при большом количестве движущихся атомов возникает устойчивый поток, приводящий к выравниванию концентрации.
|
|
|
Диффузионные процессы всегда происходят при отклонении системы от термодинамического равновесия, вызванного, например, неравномерным распределением атомов примеси или легирующих элементов, неравномерной концентрацией вакансий и т. д. Процессы выравнивания в этом случае будут протекать до тех пор, пока химические потенциалы отдельных компонентов не станут равными, пока не наступит равновесная концентрация.
Диффузионные процессы играют большую роль при образовании зародышей и росте новой фазы в процессе кристаллизации, при фазовых превращениях, при химико-термической обработке металлов, при спекании порошковых систем и т. д.
Диффузионный перенос вещества можно наблюдать тогда, когда в начальный момент имеет место неравномерное распределение компонентов, например вдоль продольной оси длинного образца. Если такой образец длительное время выдерживать при высокой температуре, близкой к температуре плавления, то атомы будут перемещаться вдоль образца до тех пор, пока не произойдет выравнивание состава. При этом в образце возникают макроскопически определяемый поток растворенных атомов и поток атомов основного металла, направленный противоположно первому. Поэтому, говоря о диффузии, имеют в виду именно макроскопический поток, а не движение отдельных атомов, из которых он складывается.
Предположим, что имеется длинный образец, поперечное сечение которого перпендикулярно градиенту. Так как количество растворенных атомов А с одной стороны сечения больше, чем с другой, то при высоких температурах возникает устойчивый поток атомов А со стороны с большей концентрацией к меньшей, следствием чего будет статистическое уменьшение градиента. Предположим, что объемная концентрация с изменяется только вдоль оси образца и что концентрационный градиент дс/дх мал, а разность концентраций между соседними плоскостями бесконечно мала. При этом каждый атом перемещается с прежнего места на последующие серией беспорядочных прыжков с частотой f. Допустим, что атомные плоскости с площадью, равной единице, расположены перпендикулярно потоку на расстоянии l друг от друга (pис.1), а концентрация диффундирующих атомов в плоскостях соответственно составляет с1 в плоскости 1 и С2 - в плоскости 2, и при этом С1 > С2. Тогда количество атомов в плоскостях составит п1 = С1l и п2 = C2 l
При малом времени количество атомов, перепрыгивающих из плоскости 1, составит nf 
t. Около половины этих прыжков произойдет в каждом из двухнаправлений, так что количество перепрыгивающих атомов внаправлении 1 
2 составит nf t/2. Аналогично с плоскости 2 на плоскость 1 - n2f t/2 атомов. Следовательно, поток атомов (m), т. е. количество атомов, проходящих в единицу времени через единицу площади, будет равен
Приравняв С1 - C2 =- (дс/дх)l, получим
, (64)
где D =l2f /2 cm2c-1 - коэффициент диффузии, характеризующий ее скорость.
Выражение (1) представляет собой первый закон Фика, согласно которому диффузия рассматривается в виде непрерывного потока атомов, а количество продиффундировавшего вещества прямо пропорционально площади поперечного сечения, градиенту концентрации вдоль направления диффузии. Физический смысл коэффициента диффузии (D) состоит в том, что он соответствует количеству вещества, продиффундировавшего за 1 с через поверхность площадью 1 см2 при перепаде концентрации dc/dx=1. Следовательно, коэффициент диффузии зависит от концентрации. Отрицательный знак в выражении (64) вводится потому, что градиент дс/дх принимает отрицательное значение, если направление диффузии считается положительным, т. е. сопровождается перемещением с участков, более богатых атомами данного компонента, к участкам, более бедным. Из статистического закона следует, что скорость потока пропорциональна градиенту концентрации, а поток направлен в сторону уменьшения концентрации.
Первый закон Фика описывает стационарное состояние диффузионного потока, когда концентрация в любой точке не изменяется со временем.
При изменении концентрации в какой-либо области поток относится к нестационарному состоянию. В нестационарных системах, в которых градиент концентрации dc/dx зависит от времени, процессы диффузии описываются вторым законом Фика:
, (65)
Если рассматривать D как независимую от концентрации величину, что строго выполняется только при самодиффузии, то в первом приближении соотношение (65) для многих практических случаев может быть справедливо только в виде
, (66)
Для диффузии в трех измерениях соответственно получаем
(67)
где Dx, Dy и Dz — коэффициенты вдоль осей.
Кристаллы с кубической кристаллической структурой изотропны в отношении диффузии, и для них Dx = Dz = Dy. В кристаллах с другими кристаллическими структурами диффузия по различным направлениям может быть анизотропна.
Использование уравнения (66) возможно лишь при установлении определенных граничных условий, и уравнение может быть решено с помощью использования функций ошибок Гаусса. Результатом такого решения является параболическая зависимость вида
(68)
где а — константа. Формула (68) придает коэффициенту диффузии физический смысл. Если х — ширина диффузионной зоны (среднее смещение диффундирующих атомов), t — время диффузии, то коэффициент диффузии можно выразить приближенно через протяженность диффузионной зоны в квадрате:
, (69)
Последнее выражение (69) позволяет относительно просто изучать диффузионные процессы, например при термической и химико-термической обработках металлов, спекании порошковых материалов и других процессах.
Существуют и другие методы, например метод определения ширины диффузионной зоны по микротвердости. Так как твердость соединений и твердых растворов выше, чем твердость чистых металлов, то измерение микротвердости позволяет получить ее зависимость от концентрации диффундирующего компонента по всей диффузионной зоне, в которой твердость от поверхности образца будет падать по глубине, пока не достигнет постоянной величины, соответствующей твердости чистого основного металла. Изучение диффузионных процессов можно производить также путем определения электропроводности, например на проволоках, в которые радиально диффундирует второй компонент, а кроме того с помощью радиоактивных изотопов и другими методами.
В связи с тем, что скорость диффузии экспоненциально зависит от температуры, Тамманом было введено понятие температуры начала заметной диффузии. Эта температура имеет тесную связь с температурой плавления (Тпл) и для металлов составляет примерно 0,3-0,4 Тпл. Установлено, что с повышением температуры коэффициент диффузии для многих веществ, в частности для металлов, можно представить уравнением Аррениуса в форме
, (70)
где Do — постоянная, которая зависит от вещества и колеблется для реальных металлов от 10-9 до 104 cm2-c-1; Ea — энергия активации.
Дифференцируя уравнение (70), можно рассчитать энергию активации EА. Значение Do может быть определено из зависимости D от температуры. В координатах lnD и 1/T эта зависимость линейна. Отрезок ординаты, отсекаемый прямой Аррениуса при 1/T = 0, дает значение Do (или lnD0).
Величины Dо и EА почти не зависят от температуры, но существенно - от состава. Энергия активации для разных атомов при диффузии в одном и том же растворителе значительно различается. Чем больше химически отличаются растворитель и атомы диффундирующего элемента, тем энергия активации диффузии меньше. Наибольшее значение энергия активации имеет при самодиффузии. Это объясняется тем, что при уменьшении химического различия атомов прочность их связи в кристаллической структуре возрастает.
Большое влияние на коэффициент диффузии и энергию активации оказывают дефекты кристаллического строения. Повышение плотности дефектов увеличивает скорость и коэффициент диффузии, снижает энергию активации. При исследовании диффузионных процессов отмечается также повышенная диффузионная активность на начальном этапе процесса. Поэтому коэффициент диффузии на начальном этапе имеет несколько повышенное значение, а в дальнейшем становится постоянным. Некоторая большая скорость диффузии на первом этапе объясняется также повышенной дефектностью кристаллического строения металла, которая с течением времени приходит к равновесному состоянию и не оказывает влияния на скорость диффузии, оставляя ее постоянной.
Диффузия из пластины. Уравнение рассматривающее уход вещества через обе стороны пластины. Граничные условия
Наиболее частым случаем применения решения уравнений этого типа к металлургии является дегазация металлов. Определение концентрации на разной глубине бывает затруднительно, поэтому экспериментально меряют общее количество газа, ушедшего или оставшегося в металле. Для этой цели нужно знать среднюю концентрацию 
.
Решение для 
можно переписать в виде:
, (71)
где 
называют временем релаксации. Формулы типа (8) часто встречаются при описании систем, релаксирующих к состоянию равновесия. Величина 
есть мера скорости релаксации системы; когда t = 
, система проходит примерно две трети пути от исходного состояния к конечному.
Контрольные вопросы и задачи
1. Что такое диффузия?
2. Что такое самодиффузия и гетерогенная диффузия?
3. Протекание диффузионных процессов.
4. Каким уравнением определяется поток массы электронов?
5. Каким уравнением описывается процесс диффузии в нестационарных системах?
6. Использования функций ошибок Гаусса.
7. Определение диффузии при термической и химико-термической обработках металлов, спекании порошковых материалов и других процессах?
8. Какие методы применяются для определения диффузионных процессов?
9. Уравнение Аррениуса.
10. Уравнение, рассматривающее уход вещества через обе стороны пластины.
11. Задача №13. Условия и варианты задачи представлены в приложении 13.
12. Образец из стали, содержащей 0,1% С, следует подвергнуть цементации при 930° С. Содержание углерода после этого должно составлять 0,45% на глубине 0,05 см. Газ - карбюризатор поддерживает на поверхности постоянную концентрацию углерода (1% при всех 
>0). Если D = 1,4- 10-7 см2/сек и не зависит от концентрации, рассчитайте время науглероживания и время, необходимое, чтобы удвоить содержание углерода при той же температуре.
Если D = 0.25·10-4 ехр (-34500/RT) см2/сек, какая нужна температура, чтобы получить 0,45% С на глубине 0,1 см за то же время, что на глубине 0,05 см при 930° С. Варианты задачи представлены в таблице 2.
Таблица 2
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| D, 10-7 см2/сек | 0,1 | 0,5 | 0,9 | 2 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5.5 | 7 | 9 | 10 | 20 | 50 | 75 | 80 | 95 | 100 |
13. Определить время, в течение которого при отжиге можно удалить 90%г.од-орода из железной пластинки толщиной 0,175 см. На поверхности пластинки поддерживается нулевая концентрация водорода. Варианты задачи представлены в таблице 3.
Таблица 3
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| D, 10-4 см2/сек | 0,1 | 0,5 | 0,9 | 2 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5.5 | 7 | 9 | 10 | 20 | 50 | 75 | 80 | 95 | 100 |
14. Полоска чистой меди соединена с полоской сплава Си+5% Ni. После отжига в течение времени t сек на станке срезаны слои параллельно плоскости стыка. Если условно принять центр первого срезанного слоя, в котором обнаружен никель, за начало координат (одномерная задача), то распределение концентраций таково: Варианты задачи представлены в таблице 4 и 5.
Таблица 4
| Ni,% |  , 10-3 см
| Ni,% | , 10-3 см
|
| 0,10 | 0 | 3,05 | 40 |
| 0,21 | 5 | 3,69 | 45 |
| 0,41 | 10 | 4,02 | 50 |
| 0,67 | 15 | 4,32 | 55 |
| 1,05 | 20 | 4,63 | 60 |
| 1,31 | 25 | 4,82 | 65 |
| 1,96 | 30 | 4,92 | 70 |
| 2,52 | 35 |
Найдите коэффициент диффузии, считая что он не зависит от состава. Зависит ли D от состава?
Таблица 5
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| t, 105 сек | 0,1 | 0,5 | 0,9 | 2 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5.5 | 7 | 9 | 10 | 20 | 50 | 75 | 80 | 95 | 100 |
Приложение 1
Таблица П.1
Исходные данные к задаче №1
| Условие задачи | № | 
| 
| 
| 
|
| 1 Вычислить количество теплоты, теряемой вертикальным воздухопроводом в окружающее пространство, если высота воздухопровода | 1 | 25 | 0,7 | 230 | 18 |
| 2 | 35 | 0,6 | 130 | 18 | |
| 3 | 20 | 0,5 | 180 | 20 | |
| 4 | 30 | 0,4 | 150 | 22 | |
| 5 | 15 | 0,8 | 120 | 20 | |
| 2 | № | 
|
|
| 
|
| Вычислить количество теплоты, теряемое нагретой плитой со сторонами | 6 | 0,5  1,5
| 0,05 | 130 | 18 |
| 7 | 0,9 1,5
| 0,10 | 230 | 20 | |
| 8 | 1,5 1,5
| 0,15 | 150 | 22 | |
| 9 | 0,6 1,8
| 0,20 | 115 | 20 | |
| 10 | 1,2 1,5
| 0,25 | 180 | 18 | |
| 3 | № |
| 
|
|
|
| Вычислить количество теплоты, теряемое нагретой плитой со сторонами | 11 | 1,2 1,5
| 0,05 | 150 | 18 |
| 12 | 1,0 1,5
| 0,10 | 200 | 20 | |
| 13 | 0,8 1,5
| 0,15 | 100 | 18 | |
| 14 | 0,9 1,0
| 0,20 | 190 | 22 | |
| 15 | 1,0 2,5
| 0,25 | 130 | 20 | |
| 4 | № | 
|
|
|
|
| Вычислить количество теплоты, теряемой горизонтальным воздухопроводом в окружающее пространство, если длина воздухопровода | 16 | 20 | 0,7 | 125 | 18 |
| 17 | 30 | 0,5 | 155 | 18 | |
| 18 | 15 | 0,6 | 175 | 22 | |
| 19 | 25 | 0,8 | 135 | 20 | |
| 20 | 35 | 0,4 | 120 | 20 |
с верхним подводом тепла в окружающее пространство, если температура поверхности плиты 
с нижним подводом тепла в окружающее пространство, если температура поверхности плиты 
.Приложение 2
Таблица П.2
Исходные данные к задаче №2
| Условие задачи | № | 
| 
| 
| 
| 
|
| 1 В канале со сторонами | 1 | 0,5 1,5
| 3,0 | 1,32 | 1200 | 1100 |
| 2 | 0,6 1,4
| 3,5 | 2,13 | 800 | 700 | |
| 3 | 0,7 1,3
| 4,0 | 3,78 | 400 | 300 | |
| 4 | 0,8 1,7
| 4,5 | 1,32 | 1200 | 1000 | |
| 5 | 0,9  1,2
| 5,0 | 2,13 | 800 | 600 | |
| 2 | № | 
|
|
|
| 
|
| В канале со сторонами | 6 | 0,5  1,5
| 3,0 | 0,257 | 1200 | 1100 |
| 7 | 0,6 1,4
| 3,5 | 0,329 | 800 | 700 | |
| 8 | 0,7 1,3
| 4,0 | 0,523 | 400 | 300 | |
| 9 | 0,8 1,7
| 4,5 | 0,257 | 1200 | 1000 | |
| 10 | 0,9 1,2
| 5,0 | 0,329 | 800 | 600 | |
| 3 | № | 
|
|
| 
| 
|
| По каналу регенератора со сторонами | 11 | 0,5 1,4
| 3,0 | 1,32 | 1200 | 1300 |
| 12 | 0,6 1,5
| 3,5 | 2,13 | 800 | 1000 | |
| 13 | 0,8 1,4
| 4,0 | 3,78 | 400 | 500 | |
| 14 | 0,7 1,8
| 4,5 | 1,32 | 1200 | 1400 | |
| 15 | 0,8 1,3
| 5,0 | 2,13 | 800 | 900 | |
| 4 | № |
| 
|
|
|
|
| По каналу регенератора со сторонами | 16 | 0,6 1,4
| 3,0 | 0,257 | 1200 | 1300 |
| 17 | 0,7 1,5
| 3,5 | 0,329 | 800 | 1000 | |
| 18 | 0,7 1,4
| 4,0 | 0,523 | 400 | 500 | |
| 19 | 0,5 1,8
| 4,5 | 0,257 | 1200 | 1400 | |
| 20 | 0,6 1,3
| 5,0 | 0,329 | 800 | 900 |
движутся продукты горения со скоростью 
, имеющие температуру 
и плотность 
. Температура стенок канала 
. Вычислить плотность теплового потока от газов на стенку канала.
движется воздух со скоростью 
, имеющий температуру 
. Температура стенок канала 
и плотность Приложение 3
Таблица П.3
Исходные данные к задаче №3
| Условие задачи | № |  , мм
| 
| Т, 0С |
|
Определить коэффициент теплоотдачи при течении сухого воздуха по трубе диаметром
| 1 | 20 | 2,0 | 80 |
| 2 | 25 | 2,5 | 90 | |
| 3 | 30 | 3,0 | 100 | |
| 4 | 35 | 3,5 | 120 | |
| 5 | 40 | 4,0 | 140 | |
| 6 | 45 | 4,5 | 160 | |
| 7 | 50 | 5,0 | 180 | |
| 8 | 55 | 5,5 | 200 | |
| 9 | 60 | 6,0 | 250 | |
| 10 | 65 | 6,5 | 300 | |
| 11 | 20 | 2,0 | 350 | |
| 12 | 25 | 2,5 | 400 | |
| 13 | 30 | 3,0 | 500 | |
| 14 | 35 | 3,5 | 600 | |
| 15 | 40 | 4,0 | 700 | |
| 16 | 45 | 4,5 | 800 | |
| 17 | 50 | 5,0 | 900 | |
| 18 | 55 | 5,5 | 50 | |
| 19 | 60 | 6,0 | 60 | |
| 20 | 65 | 6,5 | 70 |
, средняя температура теплоносителя Т, К.Приложение 4
Таблица П.4
Исходные данные к задаче №4
| Условие задачи | № | , мм
|  , 0С
|  , 0С
|  , 0С
| 
|
| Подогреватель питательной воды котельной установки изготовлен из трубы с наружным диаметром Какой длины должен быть трубопровод, чтобы тепловой поток, передаваемый воде, протекающей внутри него, был равен 300 кВт? | 1 | 30 | 140 | 100 | 20 | 10 |
| 2 | 30 | 150 | 130 | 40 | 10,5 | |
| 3 | 30 | 170 | 150 | 60 | 11 | |
| 4 | 30 | 200 | 160 | 80 | 11,5 | |
| 5 | 30 | 250 | 150 | 100 | 12 | |
| 6 | 35 | 300 | 200 | 150 | 12,5 | |
| 7 | 35 | 400 | 300 | 150 | 13 | |
| 8 | 35 | 500 | 300 | 200 | 13,5 | |
| 9 | 35 | 600 | 400 | 250 | 14 | |
| 10 | 35 | 160 | 80 | 20 | 14,5 | |
| 11 | 40 | 180 | 100 | 40 | 10 | |
| 12 | 40 | 190 | 130 | 60 | 10,5 | |
| 13 | 40 | 210 | 150 | 80 | 11 | |
| 14 | 40 | 260 | 140 | 100 | 11,5 | |
| 15 | 40 | 350 | 150 | 150 | 12 | |
| 16 | 45 | 460 | 240 | 150 | 12,5 | |
| 17 | 45 | 550 | 250 | 200 | 13 | |
| 18 | 45 | 650 | 350 | 250 | 13,5 | |
| 19 | 45 | 150 | 90 | 20 | 14 | |
| 20 | 45 | 190 | 170 | 40 | 14,5 |
, 0С. Средняя температура наружной поверхности трубы 
, 0С. Скорость воздуха в узком сечении трубного пучка 
, м/с. Конфигурацией трубопровода пренебречь.
Приложение 5
Таблица П.5
Исходные данные к задаче №5
| Условие задачи | № | , мм
|  , 0С
|  , 0С
|
| 
| 
|
| Рассчитать значения средних коэффициентов теплоотдачи Диаметр труб равен
| 1 | 100 | 140 | 100 | 3 | 200 | 250 |
| 2 | 105 | 150 | 130 | 3,5 | 250 | 300 | |
| 3 | 110 | 170 | 150 | 4 | 350 | 400 | |
| 4 | 115 | 200 | 160 | 4,5 | 450 | 500 | |
| 5 | 120 | 250 | 150 | 5 | 150 | 200 | |
| 6 | 125 | 300 | 200 | 5,5 | 100 | 150 | |
| 7 | 130 | 400 | 300 | 6 | 250 | 300 | |
| 8 | 135 | 500 | 300 | 6,5 | 250 | 200 | |
| 9 | 140 | 600 | 400 | 7 | 300 | 250 | |
| 10 | 145 | 160 | 80 | 7,5 | 350 | 400 | |
| 11 | 150 | 180 | 100 | 3 | 450 | 500 | |
| 12 | 95 | 190 | 130 | 3,5 | 200 | 150 | |
| 13 | 90 | 210 | 150 | 4 | 150 | 100 | |
| 14 | 85 | 260 | 140 | 4,5 | 250 | 300 | |
| 15 | 80 | 350 | 150 | 5 | 300 | 350 | |
| 16 | 75 | 460 | 240 | 5,5 | 350 | 300 | |
| 17 | 70 | 550 | 250 | 6 | 250 | 200 | |
| 18 | 65 | 650 | 350 | 6,5 | 200 | 250 | |
| 19 | 60 | 150 | 90 | 7 | 100 | 150 | |
| 20 | 55 | 190 | 170 | 7,5 | 150 | 100 |
Вт/м2*К, от воздушного потока к внешней поверхности поперечно обтекаемых труб, расположенных в шахматном порядке. Сравнить значения коэффициентов теплоотдачи, полученные по различным формулам.
и 
, 0С. Необходимо учесть, что физические свойства среды отнесены к средней температуре 
.
Приложение 6
Таблица П.6
Исходные данные к задаче №6
| Условие задачи | № |  , м2
|  , м2
|  ,0С
|  ,0С
| 
| 
|
| Определить величину теплового потока, излучаемого кладкой печи на металл (рис. 1, в), если площади поверхностей Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
 Сейчас читают про:
  6234 5947 |
