Вопросы по допуску к практической работе

1. Что называется теплопередачей?

2. Описать передачу теплоты через плоскую однослойную стенку.

3. Каким уравнением описывается передача теплоты через стенку?

4. Как определяется коэффициент теплопередачи, единица измерения?

5. Что называется полным термическим сопротивлением, из каких величин оно

складывается?

6. Теплопередача через многослойную плоскую стенку и коэффициент теплопередачи для нее?

7. Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку?

8. Тепловой поток и коэффициент теплопередачи через многослойную цилиндрическую стенку?

9. Как определить температуры внутренней и наружной поверхности цилиндрической стенки?

Задания, предлагаемые для решения. Задача №1

Определить плотность теплового потока через плоскую стенку металлического

водонагревателя и температуру на поверхностях стенки, если заданы:

температура греющих газов t_ж1 ⁰C, температура воды в баке t_ж2 ⁰C, коэффициенты теплоотдачи соответственно и , толщина стенки , коэффициент теплопроводности материала .

Задача №2

Определить тепловой поток через кирпичную стенку толщиной , покрытую слоем штукатурки толщиной . Теплопроводность кирпича , а штукатурки .

Температура воздуха внутри помещения t_вн ⁰C, снаружи t_нар ⁰C. Коэффициенты теплоотдачи равны соответственно и . Определить температуру стенки с внутренней стороны.

Задача №3

Определить температуру на внутренней поверхности паропровода d₁ мм, изолированного слоем

изоляции толщиной с коэффициентом теплопроводности . Толщина стенки

паропровода Температура пара t_ж1 ⁰C и наружного воздуха t_ж2 ⁰C. Принять коэффициенты

теплоотдачи со стороны пара и со стороны воздуха .

Определить линейную плотность теплового потока. Термическим сопротивлением стенки пренебречь.

	Задача №1						Задача №2
	tж1	tж2									tвн	tн
1	1200	200	45	5800	14	58	250	55	0,93	0,08	18	-20	8	17,5
2	1100	180	48	5600	15	55	240	26	1,1	0,09	17	-22	9	19
3	1000	150	38	5400	13	56	250	29	1,02	0,085	15	-25	10	20
4	950	160	50	5300	12	57	260	28	1,03	0,086	16	-24	11	21
5	1150	140	32	5500	14	59	270	26	0,98	0,084	18	-16	12	23
6	1250	170	35	6100	18	60	280	27	0,97	0,089	19	-17	8	22
7	980	160	45	5800	19	51	290	30	0,94	0,087	20	-18	9	18,5
8	900	170	46	5700	13	52	250	31	0,95	0,088	21	-19	10	19
9	1050	180	48	5800	15	53	240	32	0,96	0,078	22	-20	11	20
10	1080	190	47	5600	14	54	230	33	0,93	0,089	23	-21	9	21
11	960	200	50	5400	18	55	220	34	0,92	0,087	24	-22	8	22
12	940	190	51	5300	17	49	210	35	0,9	0,088	25	-23	7	23
13	880	140	50	5900	19	48	200	36	0,98	0,085	17	-24	8	19
14	820	150	45	6000	20	47	190	37	0,96	0,086	18	-25	9	18,8
15	1020	180	44	5700	21	46	180	38	0,95	0,096	19	-22	10	17,5
16	1040	190	47	5800	22	44	160	39	0,88	0,095	20	-20	11	19
17	1080	210	42	4800	20	42	170	40	0,87	0,092	21	-18	12	20
18	1180	200	43	4700	21	43	180	41	0,86	0,093	22	-19	9	21
19	1120	190	39	4600	19	51	190	43	0,84	0,085	23	-20	8	22
20	950	180	38	4500	18	52	200	44	0,83	0,087	14	-21	10	23
21	900	170	36	5800	16	53	210	45	0,82	0,085	15	-22	11	19
22	1150	160	37	5600	17	54	220	47	0,85	0,096	16	-23	12	18,5
23	1050	150	36	5700	15	55	230	48	0,84	0,093	17	-24	10	17,6
24	1040	140	39	6000	14	56	240	49	0,82	0,088	18	-25	9	19
25	1080	130	42	5700	13	57	250	50	0,81	0,078	19	-20	8	20

Задача №3
	d1				tж1	tж2
1	200	80	0,12	15	250	25	100	10
2	210	90	0,13	16	260	26	120	9,5
3	220	70	0,20	17	270	27	130	10,5
4	230	60	0,15	18	240	28	140	11
5	240	80	0,16	19	230	29	120	12
6	250	70	0,14	20	220	30	100	7,5
7	260	80	0,18	21	210	22	90	8,5
8	190	90	0,19	22	200	23	110	9,5
9	180	100	0,20	23	230	24	120	10,5
10	200	80	0,21	24	220	25	130	10
11	210	70	0,22	25	230	26	80	9
12	220	60	0,23	26	240	27	90	8,5
13	230	80	0,24	27	250	28	100	9,5
14	190	50	0,25	28	260	29	110	9,0
15	180	40	0,26	29	270	30	120	10,0
16	170	60	0,24	30	280	31	90	11,0
17	150	70	0,18	15	250	32	80	9,5
18	160	80	0,15	14	230	28	70	8,5
19	170	90	0,11	16	240	29	85	10,5
20	180	70	0,10	17	220	26	89	11
21	190	60	0,12	18	210	27	96	9,5
22	200	100	0,13	19	260	25	90	8,5
23	210	90	0,14	20	250	24	100	10,5
24	220	80	0,15	21	240	23	110	11
25	230	70	0,09	22	210	26	95	9,5

Литература

1. Н.Г. Лашутина, О.В. Макашова, Р.М. Медведев

Техническая термодинамика с основами теплопередачи и гидравлики, стр. 226-233

2.Черняк О.В.

Основы теплотехники и гидравлики, стр. 164-167 .

3. Егорушкин В.Е., Цеплович Б.И.

Основы гидравлики и теплотехники, стр. 145-148

4. В.Г. Ерохин, М.Г. Маханько

Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники, стр.105-109

Предмет: "Основы гидравлики и теплопередачи"

Практическая работа №7

Тема: Определение критического диаметра тепловой изоляции.

Цель работы

учебная:

получить практические навыки по определению критического диаметра тепловой изоляции.

воспитательная:

побудить к познавательной, творческой деятельности, привить навыки самостоятельного изучения дополнительной и справочной литературы по данной теме.

Краткие теоретические сведения

Тепловой изоляцией называют любое покрытие, способствующее уменьшению теплового потока через данную поверхность.

Для тепловой изоляции могут быть использованы любые материалы с низким коэффициентом теплопроводности 0,35- 0,015 Вт/(м*К) – асбест, пробка, слюда, шлаковая или

стеклянная вата, шерсть, опилки, торф, пенопласт, пенобетон, пеностекло, пенополиуретан,

керамзитовый гравий и др.

Рассмотрим условие, при котором материал, используемый для изоляции трубы, будет

уменьшать тепловые потери.

Пусть цилиндрическая труба покрыта однослойной изоляцией.

При постоянных полное термическое сопротивление стенки

будет равно:

или

Первое и второе слагаемое правой части уравнения не зависят от изменения наружного диаметра изоляции d_из . Третье слагаемое – сопротивление теплопроводности изоляции с ростом ее толщины возрастает, четвертое слагаемое – сопротивление теплоотдачи на наружной поверхности с ростом d_из уменьшается.

При наложении слоя тепловой изоляции на трубу происходит не только уменьшение тепловых потерь, связанных с дополнительным сопротивлением слоя изоляции, но одновременно улучшает отвод теплоты от внешней поверхности в окружающую среду за счет увеличения площади наружной поверхности. Следовательно, суммарный тепловой поток через изолированную трубу может как увеличиваться, так и уменьшаться.

Значение внешнего диаметра теплоизоляции, при котором тепловой поток достигает максимального значения, называется критическим диаметром.

При:1) d_из ‹ d_кр увеличение толщины изоляции приводит к возрастанию теплового потока по сравнению с неизолированным трубопроводом, т.е. к росту тепловых потерь.

2) d_из = d_кр тепловые потери в окружающую среду достигнут максимума

3) d_из › d_кр увеличение толщины изоляции приводит уменьшению теплового потока и тепловые потери будут меньше, чем при d_из = d_кр.

4) при d_из тепловой поток становится равным тепловому потоку неизолированного трубопровода. Это значит что слой, изоляции ,

установлен напрасно, т.е. изоляционный материал выбран неверно.

Наружный диаметр изоляции d_из = d_кр в экстремальной точке может быть определен из уравнения

если взять первую производную от R_ст по d_из и приравнять ее к нулю

откуда

Для эффективной работы изоляции необходимо, чтобы критический диаметр был меньше внешнего диаметра оголенного трубопровода, чтобы d_кр ≤ d_н.

Для того, чтобы изоляции вызвала уменьшение теплопотерь цилиндрической стенки по сравнению голым трубопроводом при данном диаметре трубы d_н.и заданном коэффициенте теплоотдачи необходимо

Из неравенства следует, что чем меньше диаметр изолируемого трубопровода, тем

более эффективной должна быть теплоизоляция, т.е. тем меньше должен быть ее коэффициент теплопроводности.

Пример

Для изоляции трубопровода диаметром 30 мм предлагается шлаковая вата с

коэффициентом теплопроводности , коэффициент теплоотдачи

Целесообразно ли применять в данном случае в качестве изоляции шлаковую вату?

Решение:

Определяем критический диаметр изоляции

Так как d_кр > d_н , шлаковую вату в рассматриваемом случае применять нецелесообразно, должна быть меньше

В случае установки теплоизоляции на плоской стенке любой изоляционный материал будет уменьшать тепловой поток. Толщина слоя теплоизоляции ограждающих конструкций холодильных объектов определяется из равнения:

где - нормативный коэффициент теплопередачи,