ВАРИАНТ 14 - ИДЗ для тепломассообмену

3-и задачи ИДЗ под вариантами 14.

Полное задание демо файлах,

часть для поиска дублирую ниже

Изоляция плоской стенки

Стальная стенка толщиной δ1 покрыта двумя слоями тепловой изоляции толщиной δ2 и δ3 .

В табл. 1 указаны величины, которые требуется рассчитать, и приведены исходные данные для расчета.

Численные значения коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи имеют размерность λ, Вт/(м·К); α, Дж/(м2·К).

Коэффициенты теплопроводности теплоизоля ционных материалов даны в табл. 2.

λэф - эффективный коэффициент теплопроводности двухслойной изоляции.

Если двухслойную теплоизоляцию заменить однослойной из стекловаты, то какой толщины (δст) она должна быть, чтобы теплоизоляционные свойства не изменились?

Ответы выделить.

Таблица №1 № вар Исходные данные Тепловая изоляция Рассчитать δ2 δ3 1 2 3 4 5 1 tж1 = 280°C α1экв = 250 tж2 = 20°C α2к =13.69 t4 = 50°C δ1 = 10 мм δ2 = 30 мм λ1 = 50 Асбозурит Картон α2экв, q, δ3, t1, t2, t3, λэф, δст. Учесть теплоотдачу излучением с поверхности изоляции в окружающую среду (к воздуху). Степень черноты поверхности изоляции принять εиз = 0.95 2 Асбест пушен. Гипс 3 Асботермит Гипс 4 Зонолит Слюда 5 Новоасбозурит Карболит 6 Асбослюда Слюда 7 t1 = 200°C t4 = 30°C δ1 = 8 мм δ2 = 20 мм δ3 = 15 мм λ1 = 45 Войлок строит. Асбозонолит q, t2, t3, λэф, δст. 8 Ньювель Текстолит 9 Фибролит Совелит 10 Шлаковата Вата 11 Мин.вата Новоасбозурит 12 Асбослюда Карболит

Продолжении таблицы № 1 I 2 3 4 5 13 t1 = 800°С λ1 = 30 tж2 = 30°С α2к = 20 δ1 = δ2 = 10 мм δ3 = 10мм Резина Пробк. плита α2экв, q, t2, t3, t4, λэф, δст. Учесть теплоотдачу из-лучением с поверхности изоляции в окружающую среду (к воздуху). Степень черноты поверхности изоляции принять εиз = 0,95. 14 Фибролит Стекловата 15 Мин.вата Прессшпан 16 Камышит Плексиглас 17 Резина Войлок строит. 18 Фибролит Льнян. ткань 19 tж1 = 500°С α1к = 34,66 t1 = 480°С t4 = 60°С δ1 = 15 мм δ3 = 20 мм λ1 = 40 Асбест пуш. Камышит α1экв, q, δ2, t2, t3, λэф, δст. Учесть теплоотдачу из-лучением через слой ди- атермичного газа с tж1 стальной стенке, имею-щей степень черноты εс = 0,45. 20 Плексиглас Зонолит 21 Асбозурит Льнян. ткань 22 Картон Ньювель 23 Асботермит Резина 24 Фибролит Новоасбозурит 25 tж1 = 450°С α1к = 17,1 t1 = 430°С tж2 = 20°С α2к = 13,04 δ1 = 5 мм δ2 = 30 мм λ1 = 20 Асбест пуш. Войлок стр. α1экв, α2экв, q, δ3, t2, t3, t4, λэф, δст. Учесть теплоотдачу из-лучением на наружных поверхностях трехслойной стенки. Степень черноты поверхности изоляции принять εиз = 0,95, для стальной стенки εс = 0,4 26 Картон Асбозурит 27 Асбослюда Резина 28 Текстолит Шлаковата 29 Совелит Пресошпан 30 Фибролит Асботермит

Таблица №2

Материал

λ, Вт/(мК)

Материал

λ, Вт/(мК)

Асбест пушёный

0,13 + 0,00019 t

Минеральная вата

0,046

Асбозонолит

0,143 + 0,00019 t

Новоасбозурит

0,144 + 0,00014 t

Асбозурит

0,1622 + 0,000169 t

Ньювель

0,087 + 0,000064 t

Асбослюда

0,12 + 0,000148 t

Плексиглас

0,184

Асботермит

0,109 + 0,000145 t

Прессшпан

0,24

Вата

0,042

Пробковая плита

0,05

Войлок строит.

0,05

Резина

0,16

Гипс

0,43

Слюда

0,52

Диатомит молотый

0,091 + 0,00028 t

Совелит

0,0901 + 0,000087 t

Зонолит

0,072 + 0,000262 t

Стекловата

0,055

Карболит

0,231

Текстолит

0,25

Камышит

0,1

Ферригипс (паста феррон)

0,07–0,08

Картон

0,2

Фибролит

0,11

Льняная ткань

0,088

Шлаковата

0,06 + 0,000145 t

___

Изоляция цилиндрической стенки

Стальной трубопровод горячей воды покрыт двумя слоями тепловой изоляции толщиной δ1 и δ3 находится на открытом воздухе.

Средняя температура горячей воды tж1 = 90°C, коэффициент теплоотдачи α1 = 350 Вт/(м2·К). Внутреннийи наружный диаметры трубопровода d1 = 260 мм, d2 = 268 мм. коэффициент теплопроводности стали λ1 = 50 Вт/(м·К).

Дополнительные исходныо данные по вариантам приведены в таблице в размерностях: δ, мм, t, °C, α2экв, Вт/(м2·К), λ, Вт/(м·К).

Рассчитать наружный диаметр теплоизолированного трубопровода и теплопстори в окружапцую среду с 1 м длины трубы (Ql ,Вт/м), t1, t2, t3, t4. На сколько градусов снизится температура горячей воды (Δtl) на участке трубопровода длиной L = 500 м, если скорость воды w = 0,5 м/с.

Ответы выделить.

1 δ2 = 36; t4 = 16.2; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.204; λ3 = 0.0904 2 δ3 = 52; t3 = 69,1; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.242; λ3 = 0.090 3 t2 = 89.475; δ2 = 51; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.304; λ2 = 0.0941 4 t4 = 21.9; δ3 = 49; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0,240; λ3 = 0.183 5 t1 = 89.62; δ2 = 48; α2экв = 12; tж2 = 10; λ2 = 0.381; λ3 = 0.0875 6 t3 = 49.5; δ3 = 65; α2экв = 12; tж2 = 10; λ2 = 0,178 λ3 = 0.164 7 t2 = 89.274; δ3 = 31; t4 = 22.5; λ2 = 0.182; λ3 = 0.463

8 t3 = 45.4; δ2 =55; t4 = 20.8; λ2 = 0.220; λ3 = 0.158

9 t3 = 39; δ3 = 57; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.116; λ3 = 0.255

10 t4 = 18.1; δ3 = 41; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.226; λ3 = 0.082

11 t3 = 64.2; δ2 =32; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.228; λ3 = 0.182

12 t3 = 53.5; t4 = 18.4; δ2 = 63; λ2 = 0.279; λ3 = 0.20

13 t3 = 58.5; δ2 =54; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.287; λ3 = 0.110

14 t3 = 72.0; δ3 =52; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.283; λ3 = 0.073

15 t4 = 20.8; δ2 = 37; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.374; λ3 = 0.158

16 t4 = 22.8; δ3 = 33; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.266; λ3 = 0.157

17 t1 = 89.29; δ2 = 33; t4 = 23.0; λ2 = 0.508; λ3 = 0.132

18 t2 = 89.553; δ2 = 53; t4 = 17.4; λ2 = 0.106; λ3 = 0.355

19 t3 = 40.8; δ2 = 52; t4 = 18.9; λ2 = 0.166; λ3 = 0.261

20 t1 = 89.606; δ3 = 54; t4 = 16.0; λ2 = 0.271; λ3 = 0.089

21 t2 = 89.422; δ3 = 29; t4 = 19.65; λ2 = 0.268; λ3 = 0.10

22 t3 = 65.6; δ3 = 63; t4 = 18.6; λ2 = 0.267; λ3 = 0.160

23 t1 = 89.206; δ2 = 57; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.370; λ3 = 0.180

24 t2 = 89.623; δ2 = 60; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.179; λ3 = 0.0875

25 t3 = 58.6; δ2 = 65; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.330; λ3 = 0.0861

26 t4 = 16.6; δ2 = 64; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.237; λ3 = 0.072

27 t1 = 89.585; δ3 = 48; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.222; λ3 = 0.095

28 t2 = 89.376; δ3 = 42; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.223; λ3 = 0.160

29 t3 = 31.1; δ3 = 25; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.156; λ3 = 0.40

30 t4 = 19.6; δ3 = 29; tж2 = 10; α2экв = 12; λ2 = 0.280; λ3 = 0.095

______

Нестационарная теплопроводность ограниченного цилиндра

Цилиндр диаметром d высотой h с начальной. температурой 20°С помещен в печь с температурой среды 600 °С. Коэффициент теплоотдачи в процессе нагрева цилиндра α = 150 Вт/(м2 °С).

Рассчитать температуры t1, t2, t3, t4, t5 и воспринятую цилиндром теплоту (Qτ, Мдж) за время τ после начала прогрева.

Дополнительные исходные данные для расчета взять из таблицы:

Таблица

№ вар.

Материал цилиндра

d, мм

h, мм

τ в мин.

1

Сталь

λ = 45,4 Вт/(м К)

ρ = 7900 кг/м3

с = 462 Дж/(кг К)

212

363

36

2

182

333

24

3

169

303

18

4

242

424

24

5

272

484

30

6

157

272

36

7

Медь

λ = 384 Вт/(м К)

ρ = 8800 кг/м3

с = 381 Дж/(кг К)

307

410

32

8

205

307

40

9

410

205

15

10

512

614

28

11

614

512

25

12

Бронза

λ = 64 Вт/(м К)

ρ = 8000 кг/м3

с = 381 Дж/(кг К)

384

512

28

13

341

469

25

14

427

427

30

15

299

597

35

16

469

683

40

I7

Чугун

λ = 63 Вт/(м К)

ρ = 7220 кг/м3

с = 504 Дж/(кг К)

294

378

35

18

252

336

40

19

235

294

57

20

336

420

54

21

378

462

52

22

420

504

30

23

Алюминий

λ = 204 Вт/(м К)

ρ = 2670 кг/м3

с = 920 Дж/(кг К)

381

490

18

24

435

435

10

25

326

381

15

26

490

544

20

27

Латунь

λ = 85,5 Вт/(м К)

ρ = 8600 кг/м3

с = 378 Дж/(кг К)

228

296

25

28

251

319

40

29

274

342

50

30

319

399

55