Параметры состояния рабочего тела. Термодинамический процесс и законы термодинамики. Реальные газы. Влажный воздух. Физические свойства воды и водяного пара на линии насыщения, страница 16

Количество теплоты, поглощенной жидкостью определяется по зависимости

,  кДж ,                                               (10.10)

где m – масса жидкости, кг; С_р  - изобарная теплоемкость жидкости, кДж/кг^.К; Δt=t_ж1 –t_ж2 – изменение температуры жидкости при теплопередаче, ⁰С (К).

Время прохождения процесса теплопередачи определяется по

 .                                                        (10.11)

Задача № 10.1

Рассчитать теплопотери через сплошную стену здания размером b´h = 4´2,5 м зимой при температурах воздуха внутри 20 ^оС, снаружи -20 ^оС, если она изготовлена из

а) кирпича (λ = 0,5 Вт/м·К);             б) древесины (λ = 0,2 Вт/м·К);

в) бетона (λ = 0,7 Вт/м·К), толщиной δ = (0,1+0,01·n) м,  α₁ = 10 Вт/м²·К,  α₂ = 30 Вт/м²·К.

Определить температуры на поверхностях стены.

Рекомендации: потери тепла определяются по зависимости (10.2), коэффициент теплопередачи по (10.3). Температуры поверхностей стены определяются по зависимостям (10.6) и (10.7).

Задача № 10.2

Рассчитать теплопотери через полностью застекленную стену тех же размеров и при тех же температурах как в задаче № 10.1. Остекление двойное, толщина стекол

а) δ_ст = 5 мм;                  б) δ_ст = 8 мм,        в) δ_ст = 10 мм, зазор между стеклами δ_в = (5+2·n)  мм. Теплопроводности стекла λ_ст = 0,75 Вт/м·К, воздуха λ_в = 0,025 Вт/м·К. Считать, что между стеклами тепло передается теплопроводностью. Привести расчетную схему.

Определить температуру воздуха в центре воздушного слоя.

Рекомендации: коэффициент теплопередачи определяется по (10.4), потери – по (10.2), температура воздуха – как среднее между температурами на внутренних поверхностях стекол, которые определяются по (10.7).

Задача № 10.3

Рассчитать количество секций радиатора отопления, необходимого для компенсации теплопотерь через стену по задаче № 10.1. Температура воды в радиаторе 60 ^оС, воздуха 20 ^оС. Коэффициенты теплоотдачи α₁ = 800 Вт/м²·К,  α₂ = 20 Вт/м²·К, толщина стенки радиатора δ = 5 мм, теплопроводность чугуна λ_ч = 63 Вт/м·К. Радиатор покрыт краской толщиной δ_кр = (1+0,1·n) мм с теплопроводностью λ_кр = 0,5 Вт/м·К.  Площадь одной секции радиатора S_сек = 0,2 м².

Рекомендации: необходимая площадь всех радиаторов определяется из (10.2), коэффициент теплопередачи – по (10.4).

Задача № 10.4

Рассчитать, через какое время начнет замерзать вода с начальной температурой t₁ = (20+2·n) ^оС в неизолированном стальном водоводе длиной 2 м с внутренним диаметром 

а) d₁ = 200 мм;                  б) d₁ = 350 мм;               в) d₁ = 450 мм с толщиной стенки δ = 10 мм (λ_ст = 50 Вт/м·К) при выходе из строя насосов в зимних условиях при температуре t₂ = (-20-2·n), α₁ = 600 Вт/м²·К,  α₂ = 30 Вт/м²·К. Теплоемкость воды С_р = 4,19 кДж/кг·К.

Рекомендации: количество отведенной теплоты до замерзания воды (при    t₀ = 0 ^оС) определяется по (10.10), тепловая мощность – по (10.2), время до замерзания – по (10.11).

Задача № 10.5

Рассчитать через какое время начнет замерзать вода в трубопроводе по условиям задачи № 10.4, если трубопровод покрыт изоляцией из:

а) войлока    (λ = 0,05 Вт/м·К);      б) минеральной ваты   (λ = 0,07 Вт/м·К)

    в)  стекловолокна (λ = 0,04 Вт/м·К)  толщиной   δ =  (5+1·n). 

На какое расстояние можно транспортировать воду по трубопроводу согласно условиям задачи № 10.4, если скорость воды U = (1+0,2·n).

Рекомендации: коэффициент теплопередачи определяется по (10.4), остальное - аналогично задаче 10.4. Расстояние определяется через скорость и время до замерзания.