Примеры решения заданий
7.1. Пример решения задания I.
Определить
потерю теплоты через 1м2
кирпичной обмуровки котла толщиной
и температуры стенки
и
если
температура газов
температура воздуха
коэффициент теплоотдачи со стороны
газов
,
коэффициент теплоотдачи со стороны
воздуха
и коэффициент теплопроводности обмуровки
Дано:
Найти:
Решение: 1. Согласно уравнению (26) коэффициент теплопередачи равен:
Подставляя это значение в формулу (19), определим плотность теплового потока:
Для определения температур стенок и составим уравнения для плотности теплового потока (в данном примере – 3 уравнения). Так как тепловой поток один и тот же во всех 3-х процессах, то получим следующие выражения:
плотность теплового потока от горячего газа к стенке по формуле Ньютона – Рихмана
плотность теплового потока, обусловленная теплопроводностью через
твердую стенку
3. плотность теплового потока от второй поверхности стенки к воздуху
Из этих уравнений найдем соответствующие разности температур:
Отсюда необходимые значения температур равны:
2.
Построение температурного графика
позволит убедиться в правильности
нашего решения, т.е. значения температур
стенки
и
можно определить графическим способом.
При построении графика по оси абсцисс
в масштабе, в порядке расположения
слоев, откладываются значения их
термических сопротивлений (в нашем
случае одно значение термического
сопротивления, т.к. стенка котла
однослойная
),
восстанавливаются перпендикуляры. На
крайних из них также в масштабе,
откладываются значения наружных
температур
и
Полученные точки соединяются прямой,
т.к. внутри каждого слоя температура
изменяется по прямой. Для многослойной
стенки изменение температуры представляет
собой ломаную линию. Точки пересечения
полученной прямой АС со средними
перпендикулярами дают значения искомых
температур
и
.
рис.8 Графический способ определения промежуточных температур и
3.
Построение температурного графика в
- координатах. Построение графика
аналогично вышеизложенному, но по оси
абсцисс откладываются в масштабе
толщины слоев
.
Рис. 9 Теплопередача через кирпичную обмуровку котла.
7.2.Пример решения задания II.
Паропровод
диаметром 200/216 мм покрыт слоем совелитовой
изоляции толщиной 120 мм, коэффициент
теплопроводности которой
Температура
пара
и окружающего воздуха
Коэффициент
теплопроводности стенки
и
Необходимо определить линейный коэффициент теплопередачи, линейную плотность теплового потока и температуру на поверхности соприкосновения паропровода с изоляцией.
Дано:
Найти:
Решение:
Согласно условию задачи
и
Линейный коэффициент теплопередачи определим по формуле (30):
На основании формулы (29) найдем линейную плотность теплового потока
Температуру поверхности соприкосновения паропровода с изоляцией найдем из уравнений плотности теплового потока:
1.от пара к внутренней поверхности паропровода;
2.от внутренней к наружной поверхности паропровода (обусловленная теплопроводностью).
Отсюда
.
8. Приложение 1.
Приближенные значения теплопроводности некоторых материалов
Таблица
Металлы |
Вт/(мК) |
Изоляционные материалы |
Вт/(мК) |
Другие материалы |
Вт/(мК) |
Алюминиевые сплавы |
106-160 |
Асбест (картон) Вата хлопчатобу-мажная |
0,16-0,7
0,042 |
Картон сухой
Кирпич красный |
0,84
0,77 |
Котельная сталь |
40-50 |
Вата стеклянная |
0,05-0,06 |
Кирпич силикатный |
0,81 |
Латунь (при 1000С) |
117-120 |
Дерево (сосна поперек волокон)
Плиты пробковые
|
0,14-0,16
0,42-0,053 |
Кожа
Накипь котельная
Сажа ламповая |
0,14-0,16
0,15-2,3
0,07-0,12 |
Чугун |
60-63 |
Фанера клееная |
0,15 |
Уголь древесный
Шлак котельный |
0,074
0,29 |
9. Литература