Тепломассообмен. Профиль - энергообеспечение предприятий. 2020г.
< в каталог
Задача №1. Стальной паропровод диаметром 150 мм и толщиной стенки δ1, мм имеет на внутренней поверхности температуру tc1 0С. Коэффициент теплопроводности материала паропровода λ = 50 Вт/м°С. Его надо покрыть двумя слоями изоляции, причем температура наружной поверхности изоляции не должна превышать tc4 °С. Для изоляции предлагаются: слой А толщиной δ2 мм и теплопроводностью λ =0,037 Вт/(м°С) и слой Б толщиной δ3 мм и теплопроводностью λ =0,14 Вт/(м°С). В какой последовательности надо расположить эти слои на паропроводе, чтобы получить минимальные тепловые потери? Определить температуры на внешней поверхности паропровода tc2 и между слоями изоляции tc3 при минимальных тепловых потерях. Построить график изменения температуры в многослойной цилиндрической стенке. Задачу решить с учетом кривизны поверхности.
Таблица №1 – Исходные данные для решения задачи №1
|
Предпоследняя цифра шифра зачетной книжки |
Температура на внутренней поверхности трубы, tc1, °С |
Температура на внешней поверхности изоляции, tc4, °С |
Последняя цифра шифра зачетной книжки |
Толщина стенки паропровода, δ1, мм |
Толщина слоя изоляции А, δ2, мм |
Толщина слоя изоляции Б, δ3, мм |
|
0 |
300 |
50 |
0 |
5 |
20 |
40 |
|
1 |
305 |
55 |
1 |
4 |
22 |
45 |
|
2 |
310 |
60 |
2 |
6 |
24 |
46 |
|
3 |
315 |
55 |
3 |
5 |
27 |
50 |
|
4 |
320 |
60 |
4 |
4 |
30 |
52 |
|
5 |
295 |
35 |
5 |
3 |
30 |
55 |
|
6 |
290 |
30 |
6 |
5 |
25 |
50 |
|
7 |
310 |
40 |
7 |
6 |
20 |
42 |
|
8 |
315 |
45 |
8 |
4 |
25 |
48 |
|
9 |
320 |
70 |
9 |
3 |
26 |
48 |
Задача№ 2. Воздух при атмосферном давлении со средней температурой tж протекает по горизонтальной трубе. Расход воздуха m,кг/с, внутренний диаметр трубы d, мм, длина l, мм. Средняя температура стенки трубы tc. Найти:
1) средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке трубы;
2) тепловой поток;
3) во сколько раз изменится коэффициент теплоотдачи, если скорость воздуха увеличить в 2,5 раза?
4) во сколько раз изменится коэффициент теплоотдачи, если уменьшить диаметр трубы в 2 раза при неизменном расходе газа?
Таблица №2 – Исходные данные для решения задачи №2
|
Предпоследняя цифра шифра зачетной книжки |
Температура газа, tж, 0С |
Расход газа, m, кг/с |
Последняя цифра шифра зачетной книжки |
Диаметр трубы, d, мм |
Длина трубы, l, м |
Температура стенки, tc,, 0С |
|
1 |
400 |
0,25 |
0 |
80 |
10 |
150 |
|
2 |
50 |
0,20 |
1 |
90 |
12 |
0 |
|
3 |
200 |
0,40 |
2 |
100 |
15 |
50 |
|
4 |
75 |
0,30 |
3 |
110 |
18 |
20 |
|
5 |
100 |
0,10 |
4 |
120 |
13 |
50 |
|
6 |
300 |
0,40 |
5 |
110 |
14 |
100 |
|
7 |
200 |
0,35 |
6 |
100 |
11 |
30 |
|
8 |
180 |
0,40 |
7 |
90 |
16 |
50 |
|
9 |
110 |
0,30 |
8 |
115 |
17 |
30 |
|
0 |
120 |
0,35 |
9 |
95 |
20 |
40 |
Задача №3 По стальному трубопроводу диаметром 60 мм, толщиной стенки трубы δ1= 3,5 мм с коэффициентом теплопроводности материала трубопровода λ= 42 Вт/м°С движется пар при давлении Р, Па. Коэффициент теплоотдачи от пара к трубе α1, Вт/м2 °С. Окружающий наружный воздух имеет температуру tж2 °С. Найти тепловые потери с единицы длины: а) если трубопровод не изолирован и охлаждается воздухом с коэффициентом теплоотдачи α2 = 20 Вт/м2 °С; б) если трубопровод изолирован слоем пеношамота толщиной δ2 мм с коэффициентом теплопроводности λ= 0,28 Вт/м 0С и охлаждается воздухом с коэффициентом теплоотдачи α2 = 15 Вт/(м2·°С). Определить температуры на поверхностях трубопровода tc1 , tc2 и температуру на поверхности пеношамота tc3. (Температуры насыщения при заданном давлении берутся из термодинамических таблиц приложение А)
Таблица №3 – Исходные данные для решения задачи №3
|
Предпоследняя цифра шифра зачетной книжки |
Давление пара, Р, Па |
Температура окружающего воздуха, tж2, °С |
Последняя цифра шифра зачетной книжки |
Толщина пеношамота, δ2, мм |
Коэффициент теплоотдачи со стороны пара, α1, Вт/м2 0С |
|
1 |
125∙105 |
20 |
0 |
70 |
1110 |
|
2 |
137∙105 |
22 |
1 |
75 |
1115 |
|
3 |
146∙105 |
24 |
2 |
72 |
1120 |
|
4 |
155∙105 |
18 |
3 |
69 |
1128 |
|
5 |
165∙105 |
20 |
4 |
66 |
1130 |
|
6 |
112∙105 |
23 |
5 |
68 |
1125 |
|
7 |
175∙105 |
19 |
6 |
66 |
1142 |
|
8 |
146∙105 |
21 |
7 |
72 |
1135 |
|
9 |
155∙105 |
25 |
8 |
74 |
1145 |
|
0 |
165∙105 |
22 |
9 |
70 |
1150 |
Задача 4. В теплообменном аппарате типа «труба в трубе» греющая вода с температурой t1' (°С) и расходом G1 (кг/с) движется по внутренней стальной трубе диаметром d2/d1=40/37 мм. Коэффициент теплопроводности стали λ=50 Вт/м °С. Нагреваемая среда движется по кольцевому зазору между трубами со скоростью ω2 (м/с) и нагревается от температуры t2' (°С) до t2" (°С). Внутренний диаметр внешней трубы d3=60 мм.
Требуется:
1. Определить поверхность теплообменного аппарата.
2. Определить конструктивные размеры теплообменного аппарата.
3. Построить графики изменения температур теплоносителей.
Исходные данные для различных вариантов приведены в таблице.
Физические свойства теплоносителей приведены в приложении Б.
Таблица 4 - Исходные данные для решения задачи №4
|
Пред- последняя цифра шифра зачетной книжки |
Тип движения теплоносителя |
Начальная температура горячего теплоносителя, t1', 0С |
Расход греющего теплоносителя, G1, кг/с |
Последняя цифра шифра зачетной книжки |
Нач. температура нагреваемой среды , t2', 0С |
Конечная температура нагреваемой среды, t2", 0С |
Скорость движения нагреваемой среды, ω2, м/с
|
Нагреваемая среда |
|
0 |
прямоток |
130 |
2,3 |
0 |
15 |
80 |
8 |
воздух |
|
1 |
- «- |
135 |
2,2 |
1 |
15 |
85 |
0,6 |
вода |
|
2 |
- «- |
140 |
2,1 |
2 |
15 |
90 |
10 |
воздух |
|
3 |
- «- |
145 |
2,0 |
3 |
15 |
86 |
0,8 |
вода |
|
4 |
- «- |
150 |
1,9 |
4 |
15 |
84 |
0,9 |
вода |
|
5 |
противоток |
160 |
1,8 |
5 |
20 |
82 |
13 |
воздух |
|
6 |
- «- |
155 |
2,0 |
6 |
20 |
80 |
1,1 |
вода |
|
7 |
- «- |
150 |
2,1 |
7 |
20 |
80 |
1,2 |
вода |
|
8 |
- «- |
145 |
2,2 |
8 |
20 |
82 |
16 |
воздух |
|
9 |
- «- |
140 |
2,3 |
9 |
20 |
84 |
1,4 |
вода |
Автор страницы: admin