Титульная страница Задачника

Задачник по ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ

Учебное пособие для вузов. Четвертое издание, переработанное. ББК 31.31 К 78 УДК 621.1.016.4(075.8) Москва 1980 г.

Е.А. Краснощеков, А.С. Сукомел

РАЗДЕЛЫ ЗАДАЧНИКА с УСЛОВИЯМИ ЗАДАЧ и РЕШЕНИЯМИ

ГЛАВА 1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ

Решения Задач: 1-3, 1-5, 1-12, 1-14, 1-17, 1-29, 1-37

Цена Решения Задачи - 70 руб. (pdf)

Задача 1-3 - РЕШЕНИЕ

Определить потерю теплоты Q Вт, через стенку из красного кирпича длиной l = 5 м, высотой h = 4 м и толщиной δ = 0,25 м, если температуры на поверхностях стенки поддерживаются tc1 = 110 ℃ и tc2 = 40 ℃. Коэффициент теплопроводности красного кирпича λ = 0,7 Вт/(м·℃).

Задача 1-5 - РЕШЕНИЕ

Плоскую поверхность необходимо изолировать так, чтобы потери теплоты с единицы поверхности в единицу времени не превышали 450 Вт/м2 Температура поверхности под изоляцией tc1 = 450 °C, температура внешней поверхности изоляции tc2 = 50 ℃. Определить толщину изоляции для двух случаев:
a) изоляция выполнена из совелита, для которого λ = 0,09 + 0,0000874 ∙ t;
б) изоляция выполнена из асботермита, для которого λ = 0,109 + 0,000146 ∙ t.

Задача 1-12 - РЕШЕНИЕ

Стены сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной δ1 = 250 мм и слоя строительного войлока. Температура на внешней поверхности кирпичного слоя tc1 = 110 °C и на внешней поверхности войлочного слоя tс3 = 25 °С. Коэффициент теплопроводности красного кирпича λ1 = 0,7 Вт/(м∙К) и строительного войлока λ2 = 0,0465 Вт/(м∙К). Вычислить температуру в плоскости соприкосновения слоев и толщину войлочного слоя при условии, что тепловые потери через 1 м2 стенки камеры не превышают q = 110 Вт/м2.

Задача 1-14 - РЕШЕНИЕ

Вычислить потери теплоты через единицу поверхности кирпичной обмуровки парового котла в зоне размещения водяного экономайзера и температуры на поверхностях стенки, если толщина стенки δ = 250 мм, температура газов tж1 = 700 °C и воздуха в котельной tж2 = 30° C. Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности стенки α1 = 23 Вт/ (м2∙К) и от стенки к воздуху α2 = 12 Вт/ (м2∙К). Коэффициент теплопроводности стенки λ = 0,7 Вт/(м∙К).

Задача 1-17 - РЕШЕНИЕ

Определить тепловой поток через 1 м2 кирпичной стены помещения толщиной в два кирпича (δ = 510 мм) с коэффициентом теплопроводности λ = 0,8 Вт/(м∙К). Температура воздуха внутри помещения tж1 = 18 °C, коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α1 = 7,5 Вт/(м2∙К); температура наружного воздуха tж2 = −30 °С; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены, обдуваемой ветром, α2 = 20 Вт/ (м2∙К). Вычислить также температуры на поверхностях стены tс1 и tс2.

Задача 1-29 - РЕШЕНИЕ

Рис.1_12

В приборе для определения коэффициента теплопроводности жидкостей по методу «нагретой нити» (рис. 1-12) в кольцевой зазор между платиновой нитью и кварцевой трубкой залито испытуемое трансформаторное масло. Диаметр и длина платиновой нити d1 = 0,12 мм и l = 90 мм; внутренний и наружный диаметры кварцевой трубки d2 = 1 мм и d3 = 3 мм; коэффициент теплопроводности кварца λ = 1,4 Вт/(м∙℃). Вычислить коэффициент теплопроводности λж и среднюю температуру tж трансформаторного масла, если при расходе теплоты через кольцевой слой масла Q = 1,8 Вт, температура платиновой нити tc1 = 106,9 ℃ и температура внешней поверхности кварцевой трубки tc3 = 30,6 ℃.

Задача 1-37 - РЕШЕНИЕ

Трубчатый воздушный подогреватель производительностью 2,78 кг/с воздуха выполнен из труб диаметром d1/d2 = 43/49 мм. Коэффициент теплопроводности материала труб λ = 50 Вт/ (м∙К). Внутри труб движется горячий газ, а наружная поверхность труб омывается поперечным потоком воздуха. Средняя температура дымовых газов tж1 = 250 °C, а средняя температура подогреваемого воздуха tж2 = 145 °С. Разность температур воздуха на входе и выходе из подогревателя равна Δt = 250 °C. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1 = 45 Вт/ (м2∙К) и от стенки к воздуху α2 = 25 Вт/ (м2∙К). Вычислить коэффициент теплопередачи и определить площадь поверхности нагрева подогревателя Расчет произвести по формулам для 1) цилиндрической и 2) плоской стенок. Сравнить результаты вычислений.

ГЛАВА 2. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Решения Задач: 2-10, 2-18, 2-19

Цена решения Задачи - 100 руб. (pdf)

Задача 2-10 - РЕШЕНИЕ

Рис.2_7

Стальная болванка цилиндрической формы диаметром d = 80 мм и длиной l = 160 мм (рис. 2-7) в начальный момент времени была равномерно нагрета до температуры t0 = 800 °C. Болванка охлаждается на воздухе, который имеет температуру tж = 30 °С. Определить температуру в центре болванки (при x = 0 и r = 0), и в середине торцевой поверхности (при r = 0; x = l/2) через t = 30 мин после начала охлаждения. Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности стали равны соответственно: λ = 23,3 Bт/(м∙К), а = 6,11 ∙ 10-6 м2/c. Коэффициент теплоотдачи от поверхности болванки α = 118 Вт/(м2∙К).

Задача 2-18 - РЕШЕНИЕ

Рис.2_8

В экспериментальной установке для определения коэффициента температуропроводности твердых тел методом регулярного режима исследуемый материал помещен в цилиндрический калориметр диаметром d = 50 мм и длиной l = 75 мм. После предварительного нагрева калориметр охлаждается в водяном термостате (рис. 2-8), температура воды tж в котором поддерживается постоянной и равной 20 °С. Вычислить значение коэффициента температуропроводности испытуемого материала, если в процессе охлаждения после наступления регулярного режима температура образца в месте заделки термопары за Δτ = 7 мин уменьшилась с t1 = 30 °C до t2 = 22 °С.

Задача 2-19 - РЕШЕНИЕ

В экспериментальной установке для определения коэффициента теплопроводности твердых тел методом регулярного режима исследуемый материал помещен в шаровой калориметр радиусом r0 = 30 мм. После предварительного нагрева калориметр охлаждается в воздушном термостате, температура в котором tж поддерживается постоянной и равной 20 °С. В результате предварительных исследований установлено, что коэффициент теплоотдачи от поверхности калориметра к воздуху α = 7 Вт/(м2∙К) и коэффициент температуропроводности материала a = 3,47 ∙10-7 м2/с (см задачу 2-18). Вычислить коэффициент теплопроводности испытуемого материала, если в процессе охлаждения после наступления регулярного режима температура в центре калориметра за Δt = 15 мин уменьшилась от t1 = 27 °С до t2 = 24 °С.

ГЛАВА 4. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ПРОДОЛЬНОМ ОБТЕКАНИИ ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Решения Задач: 4-5, 4-6, 4-9

Цена Задачи - 100 руб. (pdf)

Задача 4-5 - РЕШЕНИЕ

Тонкая константановая лента сечением 0,1 х 5 мм нагревается электрическим током силой I = 20 А. Электрическое сопротивление 1 м ленты Rl = 1 Ом/м. Лента обтекается с двух сторон продольным потоком воды. Скорость и температура невозмущенного потока u0 = 0,5 м/с, t0 = 10 °C. Определить температуру ленты на расстояниях 25 и 200 мм от передней кромки.

Задача 4-6 - РЕШЕНИЕ

Плоская пластина длиной l = 1 м обтекается продольным потоком воздуха, скорость и температура набегающего потока воздуха ω0 = 80 м/с и t0 = 10 °С. Перед пластиной установлена турбулизирующая решетка, вследствие чего движение в пограничном слое на всей длине пластины турбулентное. Вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи с поверхности пластины и значение местного коэффициента теплоотдачи на задней кромке. Вычислить также толщину гидродинамического пограничного слоя на задней кромке пластины.

Задача 4-9 - РЕШЕНИЕ

Тонкая пластина длиной l = 0,2 м обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока равны соответственно ω0 = 150 м/с и t0 = 20°С. Определить среднее значение коэффициента теплоотдачи и плотность теплового потока на поверхности пластины при условии, что температура поверхности пластины tс = 50 °С. Расчет произвести в предположении, что по всей длине пластины режим течения в пограничном слое турбулентный.

ГЛАВА 5. ТЕПЛООТДАЧА И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ

Решения Задач: 5-8, 5-9, 5-48, 5-53, 5-78

Цена Задачи - 150 руб. (pdf)

Задача 5-8 - РЕШЕНИЕ

Вода со скоростью v = 0,2 м/с движется по трубке диаметром d = 4 мм и длиной l = 200 мм. Температура стенки трубы tс = 70 ℃. Какая будет температура воды на выходе из трубки, если на входе она имеет температуру tж1 = 10 ℃.

Задача 5-9 - РЕШЕНИЕ

По трубке диаметром d = 10 мм течет масло марки МК. Температура масла на входе в трубку tж1 = 80 ℃. Расход масла G = 120 кг/ч. Какую длину должна иметь трубка, чтобы при температуре стенки tс = 30 ℃ температура масла на выходе из трубки tж2 равнялась 76 ℃.

Задача 5-48 - РЕШЕНИЕ

Температура и давление воды на входе в канал ядерного реактора tж1 = 180 °С, р = 10 МПа. Канал имеет круглое поперечное сечение внутренним диаметром d = 6 мм и длину l = 3 м. Какой расход воды необходимо обеспечить, чтобы температура стенки канала на выходе была на 20 °С ниже температуры насыщения при данном давлении, если плотность теплового потока на внутренней поверхности канала приближенно принять постоянной по длине и равной qс = 740 кВт/м2?
Примечание. Для определения расхода воды необходимо рассчитать значение коэффициента теплоотдачи и температуру воды на выходе из канала α2 и tж2, которые в свою очередь зависят от расхода воды. Поэтому задачу можно решить методом последовательных приближений, задаваясь скоростью движения воды в канале в пределах ω = 3 ÷ 6 м/с.

Задача 5-53 - РЕШЕНИЕ

Рис.5_8

В теплообменнике типа «труба в трубе» (рис. 5-8) во внешнем кольцевом канале движется вола со скоростью ω = 3 м/с. Средняя по длине канала температура поды tж = 40°. Определить средний по длине коэффициент теплоотдачи и тепловую мощность теплообменника, если температура внешней поверхности внутренней трубы tс = 70° С. Наружный и внутренний диаметры кольцевого канала равны соответственно: d2 = 26 мм и d1 = 20 мм; длина канала d1 = 1,4 м.

Задача 5-78 - РЕШЕНИЕ

По кольцевому каналу внутренним диаметром d1 = 5,4 мм и внешним диаметром d2 = 60 мм движется воздух. Расход воздуха G = 0,12 кг/с, а его среднемассовая температура и рассматриваемом сечении tж = 80 °С. Определить температуру внутренней стенки канала tс1 если подвод теплоты осуществляется только через эту поверхность и плотность теплового потока qс1 = 2 · 104 Вт/м2.

ГЛАВА 6. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ПОПЕРЕЧНОМ ОБТЕКАНИИ ЦИЛИНДРА И ПУЧКА ТРУБ

Решения Задач: 6-20

Цена Задачи - 150 руб. (pdf)

Задача 6-20 - РЕШЕНИЕ

Как изменится коэффициент теплоотдачи третьего ряда труб при поперечном обтекании шахматного пучка трансформаторным маслом и водой в условиях задач 6-18 и 6-19, если вместо нагревания будет происходить охлаждение жидкости при том же температурном напоре, что и в задаче 6-18, т. е. при средней температуре потока tж = 90 °С и средней температуре стенки tс = 40 °С? Остальные величины останутся без изменений (d = 20 мм; ω = 0,6 м/с). Сравнение произвести для угла атаки ψ = 90°.

ГЛАВА 12. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Решения Задач: 12-9, 12-12, 12-13

Цена Задачи - 100 руб. (pdf)

Задача 12-9 - РЕШЕНИЕ

Определить площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, в котором теплоносители движутся по противоточной схеме, если известны следующие величины: температура газов на входе 𝑡′ж1 = 420 ℃ расход газов G1 = 220 т/ч; теплоемкость газов ср1 = 1,045 кДж/(кг · °С); температура воды на входе 𝑡′ж2 = 105 ℃; расход воды G2 = 120 т/ч; количество передаваемой теплоты Q = 13,5 МВт; коэффициент теплопередачи от газов к воде k = 79 Вт/(м2 · °С).

Задача 12-12 - РЕШЕНИЕ

Рис.12_3

Определить площадь поверхности нагрева и число секций водоводяного теплообменника типа «труба в трубе» (рис. 12-3). Греющая вода движется по внутренней стальной трубе [λс = 45 Вт/(м · °С)] диаметром d2/d1 = 35/32 мм и имеет температуру на входе t’ж1 = 95 °С. Расход греющей воды G1 = 2130 кг/ч. Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому каналу между трубами и нагревается от t’ж2 = 15 °С до t’’ж2 = 45 °С. Внутренний диаметр внешней трубы D = 48 мм. Расход нагреваемой воды G2 = 3200 кг/ч. Длина одной секции теплообменника l = 1,9 м. Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.

Задача 12-13 - РЕШЕНИЕ

В секционном теплообменнике типа «труба в трубе» горячее трансформаторное масло охлаждается водой. Трансформаторное масло движется по внутренней латунной трубе диаметром d2/d1 = 14/12 мм со скоростью ω = 4 м/с. Температура масла на входе в теплообменник t’ж1 = 100 ℃. Вода движется по кольцевому зазору противотоком по отношению к маслу со скоростью ω2 = 2,5 м/с, ее температура на входе t’ж2 = 20 ℃. Внутренний диаметр внешней трубы d3 = 22 мм. Определить общую длину теплообменной поверхности, при которой температура масла на выходе будет t’’ж1 = 60 ℃. Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь. Греющий теплоноситель движется: по внутренней трубе.
Таблица 1: w1 = 4 м/с; w2 = 2,5 м/с; t’1 = 100 ˚C; t’’1 = 60 ˚C; t’2 = 20 ˚C;

 

ЕСЛИ РЕШЕНИЙ ВАШЕЙ ЗАДАЧИ НЕТ СРЕДИ ПРЕДСТАВЛЕННЫХ ВАРИАНТОВ - СООБЩИТЕ НАМ И ЧЕРЕЗ 3 ДНЯ ОНО ПОЯВИТСЯ НА САЙТЕ!

ВВЕДИТЕ НУЖНЫЙ № ЗАДАЧИ И ВАРИАНТ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ПО ПОСОБИЮ. ЕСЛИ ЕСТЬ РАЗЛИЧИЯ С ОРИГИНАЛОМ, ЗАГРУЗИТЕ ЗАДАНИЕ ПОЛНОСТЬЮ!

  • Вложение (Макс: 10) Мб
Если возникли трудности с отправкой вложенных файлов - пишите на d.kamshilin@unisolver.ru