Задачи № 1-15 на контрольную работу по дисциплине "Гидравлика и теплотехника" (Построение графика изменения температуры по толщине стенки. Определение температуры воды на выходе из трубы)

Страницы работы

Содержание работы

Задача № 1

Стенка печи состоит из трех слоев: внутреннего слоя из огнеупорного кирпича [l=1,256 ккал/(м·ч·К)], среднего слоя из изоляционного кирпича [l=0,123 ккал/(м·ч·К)] и наружного слоя из строительного кирпича [l=0,734 ккал/(м·ч·К)].

Толщина слоя из изоляционного кирпича равна 200 мм. 

Толщина слоя строительного кирпича равна 150 мм. 

Внутренняя поверхность печи имеет температуру 1250 0С, а наружная поверхность - 60 0С. 

Найти толщину слоя огнеупорного кирпича, необходимую для того, чтобы поддерживать температуру теплоизоляционного кирпича не выше 900 0С.

Построить график изменения температуры по толщине стенки.

 

Задача № 2

 

Цилиндрическая емкость с внутренним диаметром 5 м расположена в помещении с температурой 18 0С. Боковая стенка емкости - из нержавеющей стали толщиной 15 мм, с внутренней стеклянной облицовкой толщиной 12 мм и наружной облицовкой из хрома толщиной 0,05 мм. Температура на границе стекла с содержимым емкости 49 0С.

 Предполагая, что конвективное термическое сопротивление воздуха снаружи емкости равно общему термическому сопротивлению стекла, стали и хрома, вычислить температуру на границе стали со стеклом и воздухом.

Построить график температур в зависимости от радиуса цилиндра.

 

Задача № 3

 

Найти тепловой поток через стенку полого шара  внутренним диаметром 15 см и наружным диаметром 20 см, сделанного из нержавеющей стали.

Температура внутренней  поверхности шара равна 145 0С.

Снаружи шар омывается воздухом, имеющим температуру 22 0С. Коэффициент теплоотдачи равен 12 Вт/(м2·К).

Построить график температуры в зависимости от радиуса сферы.

 

Задача № 4

 

В топке парового котла  температура газов равна 1300 0С.

Стены топочной камеры выполнены из наружного слоя кирпича толщиной 250 мм с теплопроводностью, Вт/(м·К),

 и внутреннего слоя (обмуровки) диатомитового кирпича теплопроводностью, Вт/(м·К),

 где  tср - средняя арифметическая температура стенки, 0С.  

Коэффициент теплоотдачи от газов к обмуровке равен 30 Вт/(м2·К). 

Коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности топочной камеры к окружающему воздуху равен 10 Вт/(м2·К).

Температура воздуха в котельной равна 30 0С.

Какой должна быть толщина слоя из диатомитового кирпича, чтобы потери в окружающую среду не превышали 750 Вт/м2 ?

Построить график температуры по толщине слоев.

 

Задача № 5

 

Стальной трубопровод с внутренним диаметром 44 и наружным 51 мм, по которому течет масло, изолирован снаружи слоем бетона толщиной 80 мм. Средняя температура масла на рассматриваемом участке трубопровода 120 0С, температура окружающего воздуха 20 0С. Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке 100 Вт/(м2·К) и от поверхности бетона к воздуху 10 Вт/(м2·К).

Определить потери теплоты с 1 м оголенного трубопровода и с трубопровода, покрытого бетоном. Построить график изменения температуры вдоль радиуса для трубы с изоляцией из бетона.

 

Задача № 6

 

 Пароперегреватель выполнен из трубы  наружным диаметром 42 мм толщиной стенки 5 мм. Материал трубы -  жароупорная сталь с теплопроводностью 14 Вт/(м·К).

Температура внешней поверхности трубы 480 0С, а внутренней - 450 0С.

Вычислить плотность теплового потока через стенку на единицу длины трубы.

Построить график температуры по толщине трубы.

 

Задача № 7

 

Найти максимально допустимую силу тока по условиям нагрева медного провода, подвешенного в воздухе.

Построить график изменения температуры вдоль радиуса.

Радиус провода, мм

4,5

Максимальная температура провода, 0С

200

Температура воздуха, 0С

25

Коэффициент теплоотдачи от проволоки к воздуху, Вт/(м2·К)

10

Омическое сопротивление 1 м  медного провода, Ом/м

0,025

 

Задача № 8

 

 В стене здания имеется окно с тройным остеклением. Лист оконного стекла имеет толщину 4 мм и площадь поверхности 2 м2. Толщина каждой из двух воздушных прослоек между стеклами равна 20 мм.

 Найти кондуктивный тепловой поток через окно, если температура наружной поверхности стеклопакета минус 40 0С, а внутренней - плюс 20 0С. 

 Построить график температуры по толщине стеклопакета.  

 

Задача № 9

Стальной трубопровод наружным диаметром 110 мм и толщиной стенки 5 мм с теплопроводностью 50 Вт/(м·К) покрыт изоляцией в два слоя одинаковой толщины по 50 мм.

Температура внутренней поверхности трубы 250 0C, а наружной поверхности изоляции 50 0С .

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 теплопроводностью 0,06 Вт/(м·К), а второй слой - из материала с теплопроводностью 0,12 Вт/(м·К). Построить график температуры по толщине трубы и изоляции (на одном рисунке).

Как изменятся тепловые потери с 1 м трубопровода, если слои изоляции поменять местами, т. е. слой с большой теплопроводностью наложить непосредственно на поверхность трубы? Все другие условия оставить без изменений.

 

 Задача № 10 

 

Железобетонная дымовая труба  внутренним диаметром 900 мм и наружным диаметром 1400 мм должна быть футерована внутри огнеупором.

Определить толщину футеровки и температуру наружной поверхности трубы из условий, чтобы тепловые потери с 1 м трубы не превышали 2100 Вт/м, а температура внутренней поверхности железобетонной стенки не превышала 200 0С.

Температура внутренней поверхности футеровки 400 0C; теплопроводность футеровки 0,5 Вт/(м·К); теплопроводность бетона 1,1 Вт/(м·К).

Построить график температуры по толщине трубы и футеровки (на одном рисунке).

Определить толщину футеровки, если  ее теплопроводность зависит от температуры в соответствии с уравнением

Построить график температуры по толщине трубы и футеровки (на одном рисунке).

 

Задача № 11 

 

  Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной 250 мм и слоя минеральной ваты.

Температура на внешней поверхности кирпичного слоя 110 0C и на внешней поверхности войлочного слоя 25 0С. 

Вычислить температуру в плоскости соприкосновения слоев итолщину слоя минеральной ваты при условии, что тепловые потери через 1 м2стенки камеры не превышают 110 Вт/м2.  

Построить график температур.

 

Задача № 12

 

Паропровод диаметром d1/d2 = 170/160 мм  покрыт двухслойной изоляцией. Толщина первого слоя d2 мм и второго d3 мм. Коэффициенты теплопроводности трубы и изоляции соответственно равны:

l1 = 50;  l2 = 0,15;  l3 = 0,1  Вт/(м∙K).

Температура внутренней поверхности паропровода t1 и внешней поверхности изоляции 50 °C.

Определить тепловые потери с 1 м длины паропровода и температуры t2 и t3 на стыке отдельных слоев. Построить график температуры в стенке трубы и слоях изоляции.

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

d2, мм

20

25

30

35

40

20

25

30

35

40

d3, мм

30

35

40

45

50

55

30

35

40

45

t1, °С

250

260

270

280

290

300

310

250

260

270

 

Задача № 13 

 

Сухой воздух при давлении 1400 кН/м2 движется в трубе с внутренним диаметром 7,5 см и длиной 5 м; расход воздуха G кг/с.

Средняя температура стенки канала поддерживается равной 200 0С, а средняя температура воздуха на входе в канал 260 0С.

Рассчитать коэффициент теплоотдачи и определить, насколько понизится температура воздуха в канале.

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Расход воздуха, кг/с

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

 

Задача № 14

 

   Средняя температура воды на входе в трубу с внутренним диаметром 2,5 см составляет 10 0С, а ее расход G кг/с.

Электрический нагревательный элемент обеспечивает постоянную плотность теплового потока от стенки трубы и ее среднюю температуру 500С.

Определить коэффициент теплоотдачи и рассчитать, как изменится температура воды при длине трубы 5,6 м.

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Расход воздуха, кг/с

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

 
 

Задача № 15

Вода со среднемассовой температурой 20 0С поступает в трубу внутренним диаметром 2,5 см и длиной 1,5 м. При расходе воды 0,1 кг/с определить температуру воды на выходе из трубы, если температура ее стенок поддерживается постоянной и равной 50 0С.

 

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Задания на контрольные работы
Размер файла:
31 Kb
Скачали:
0