Параметры крайних точек цикла паросиловой установки.

№ точек цикла	Р, 105 Па	t, 0С	Т, К	v, м3/кг	i, кДж/кг	S, кДж/кг К	х
	50,0			0,069		6,96	перегретый пар
	0,02	17,5	290,5			6,96	0,794
	0,02	17,5	290,5		2240,8	7,72	0,882
	0,02	17,5	290,5	0,001	73,52	0,2609
		17,5	290,5	0,001	73,52	0,2609
		263,9	536,9	0,00128	1154,4	2,921
		263,9	536,9	0,0394		5,973
Процесс 1-2	а				0,24		6,96	перегретый пар
б	1,4			1,2		6,96	0,92
в	0,12	49,5	322,5			6,96	0,851
г				0,4		7,25	перегретый пар
д	0,45			3,5		7,5	0,98
е	0,05					7,66	0,908
ж				0,051		6,46	перегретый пар

 

 

Графики цикла в p-v, T-S, и i-S координатах представлены на рис. 3, 4 и 5.

Рис. 3. Цикл паросиловой установки в p-v координатах

Рис. 4. Цикл паросиловой установки в T-S координатах

Рис. 5. Цикл паросиловой установки в i-S координатах

б) Термический кпд цикла, определяемый как отношение теплоты, полезно использованной в цикле, ко всей теплоты, подведенной к рабочему телу, определяется из выражения:

η_i = = 0.418.

Внутренний абсолютный кпд цикла, определяемый как отношение действительно использованного теплоперепада ко всему теплу, подведенного к рабочему телу, определяется из выражения:

η_i = ; η_i = = 0.355.

в) Удельный расход пара (расход пара, необходимый для выработки 1 квтч электроэнергии):

d =

Часовой расход тепла:

D = N d = 1000 3,02 = 3020 кг/ч.

г) Удельный расход теплоты:

q = d(i₁ + i₂) = 3,02 (3432 – 73,52) = 10120 кДж/кг.

д) Количество охлаждающей воды, необходимой для конденсации пара, определяется из уравнения теплового баланса конденсатора:

Д (i_2g – i₃) = G_в С_в ∆t_в,

где Д (i_2g – i₃) – количество теплоты, отводимое от пара охлаждающей водой до его полной конденсации;

G_в С_в ∆t_в – количество теплоты, переданной паром охлаждающей воде.

G_в = = кг/ч.

 

Контрольная работа № 3 Номер задачи соответствует номеру варианта

 

ЗАДАЧИ

1.Состояние влажного воздуха при температуре 20°С опреде­ляется с помощью гигрометра, которым измерена точка росы, равная 8°С. Определить относительную влажность с_р, влагосодержание d и энтальпию I влажного воздуха. Задачу решить при помощи I-d-диаграммы и привести схему решения.

 

2.Для воздуха, который при температуре t = 40°С и бароме­трическом давлении В = 0,1 МПа имеет относительную влаж­ность j = 50%, определить влагосодержание, плотность, эн­тальпию и температуру точки росы. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

3. Воздух, имея температуру t₁ = 40°С и относительную влаж­ность j= 60%, охлаждается до температуры t₂ = 20°С. Опреде­лить количество выделившейся воды и отведенного тепла в этом процессе. Задачу решить при помощи I-d-диаграммы и привести схему решения.

 

4. Газовый двигатель всасывает 200 м³/кг воздуха при темпе­ратуре t = 30°С, давлении р = 0,1 МПа и относительной влаж­ности j = 0,7. Какое количество воды всасывается двигателем за 1 ч? Задачу решить при помощи i - d-диаграммы и привести схему решения.

 

5.Во влажном воздухе с параметрами t₁ = 80°С и j₁ = 5% ис­паряется вода при отсутствии теплообмена с внешней средой. Температура воздуха при этом понижается до t₂ = 40°С. Опреде­лить относительную влажность с_р2 и влагосодержание d₂ воздуха в конечном состоянии. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

6. Для влажного воздуха при температуре t = 40°С и относительной влажности j = 40% определить влагосодержание, энтальпию, температуру точки росы, а также парциальные давления пара и сухого воздуха, если барометрическое давление В=0,1МПа. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

7. Определить относительную влажность, влагосодержание и плотность влажного воздуха при температуре t = 80°С и парци­альном давлении пара рп = 1,5 кПа, если барометрическое дав­ление В = 0,1 МПа. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

8. Определить по i – d диаграмме энтальпию и влагосодержание воздуха при t₁ = 60°С и j = 0,3 Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

9.Определить парциальное давление водяного пара в паровоздушной смеси при 80 и i = 150 кДж/кг сухого воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

10. Воздух с температурой 24°С и j = 0,7 нагревается в калорифере до 90 . Найти энтальпию и влагосодержание воздуха на выходе из калорифера. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

11. Воздух с температурой t₁ = 25°С и относительной влажностью j = 0,8 нагревается в калорифере до температуры t₂ = 90°С. Найти энтальпию, влагосодержания и относительную влажность воздуха на выходе из калорифера. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

12. Температура влажного воздуха t₁ = 78°С, энтальпия 120 кДж/кг с. в. Определить по i – d диаграмме значение температуры точки росы для этого воздуха. Привести схему решения.

 

13. Показания психрометра в воздуховоде перед сушильной камерой: t₁ = 57°С, t_м = 30°С. Определить по i – d диаграмме значение удельного влагосодержания, удельной энтальпии и относительной влажности воздуха, поступающего в сушильную камеру. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

14. Определить парциальное давление пара во влажном воздухе при относительной влажности j = 0,1 и удельной энтальпии i = 90 кДж/кг c. в. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

15. В сушильную камеру поступает влажный воздух с удельной энтальпией 90 кДж/кг c. в.; температура точки росы этого воздуха 15°С Определить для этого воздуха по i – d диаграмме значение относительной влажности и температуры. Рассчитать потенциал сушки и определить относительную влажность Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

16. Состояние влажного воздуха характеризуется температурой 40°С и относительной влажностью 30%. Определить по i – d диаграмме: удельное влагосодержание воздуха; максимально возможное удельное влагосодержание воздуха при t = 40°С; давление насыщенного пара в воздухе. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

17. Найти точку росы для воздуха, имеющего t = 40°С и j = 0,8 Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

18. Показания психрометра: по сухому термометру t = 40°С, по мокрому t_м = 24°С. Определить приближено по i – d диаграмме относительную влажность воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

19. Найти температуру материала, выходящего из сушилки, если его влажность выше критической и воздух на выходе из сушилки имеет t₂ = 100°С и кг/кг. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

20. Найти влагосодержание, энтальпию, температуру мокрого термометра и точку росы для воздуха, покидающего сушилку при t₁ = 50°С и j = 0,7 Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

21. Температура воздуха по сухому термометру 50°С, по мокрому 30°С. Найти все характеристики воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

22. Найти влагосодержание и относительную влажность паровоздушной смеси при 50°С, если известно, что парциональное давление водяного пара в смеси 0,1 . Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

23. Воздух перед поступлением в сушилку подогревается в калорифере до 113 . При выходе из сушилки температура воздуха 60°С и j = 0,3 Определить точку росы воздуха, поступающего в калорифер. Процесс сушки идет по линии Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

24. Найти точку росы и относительную влажность воздуха, выходящего из сушилки, по показаниям психрометра: t₀ = 50°С, t_м = 35°С. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

25. Найти точку росы для влажного воздуха при температуре 45°С и относительной влажности j = 0,45 Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

26. Рассчитать влагосодержание воздуха с относительной влажностью воздуха 50 % и давлением насыщенного пара кПа. Общее давление парогазовой смеси кПа. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

27. Найти влагосодержание, энтальпию, температуру мокрого термометра и точку росы для воздуха, уходящего из сушильной камеры при t = 50°С и j = 0,7 Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

28. Влажный воздух характеризуется температурой t₀ = 20°С и относительной влажностью j = 0,5. Определить по i – d диаграмме значения удельного влагосодержания и удельной энтальпии этого воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

29. Показания психрометра с естественной циркуляцией воздуха: ; Определить по i – d диаграмме удельную энтальпию и относительную влажность воздуха. Определить относительную влажность воздуха по психрометрической табл., определить процент расхождения. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

30. В сушильную камеру поступает воздух с параметрами: %; Рассчитать удельную энтальпию воздуха по i – d диаграмме. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

31. Определить парциальное давление пара в воздухе при и удельной энтальпии кДж/кг с. в. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

32. Определить по i – d диаграмме значение температуры точки росы для воздуха при температуре и относительной влажности %. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

33. Состояние влажного воздуха характеризуется температурой и удельной энтальпией кДж/кг с. в. Определить по i – d диаграмме значения удельного влагосодержания этого воздуха и максимальное значение удельного влагосодержания воздуха при температуре Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

 

34. Состояние влажного воздуха характеризуется температурой 45 ^оС и относительной влажностью j=50%. Определить по i – d диаграмме значение температуры смоченного термометра t_м и давление насыщенного пара р_н. Задачу решить при помощи I-d-диаграммы и привести схему решения.

35. Парциальное давление водяного пара во влажном воз­духе 20 гПа. Температура воздуха 30 °С. Определить абсолют­ную влажность воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

36. Температура влажного воздуха 28,98 °С, давление 1020 гПа. Парциальное давление сухого воздуха 980 гПа. Опре­делить абсолютную влажность воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

37. Парциальное давление водяного пара во влажном возду­хе 10 гПа. Температура воздуха 20 °С. Определить относитель­ную влажность воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

38. Температура атмосферного воздуха –20 °С, относитель­ная влажность 90 %. Определить парциальное давление водяно­го пара в воздухе. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

39. В термобарокамере объёмом 1,5 м³ находится влажный ненасыщенный воздух температурой 10 °С, давлением 666,5 гПа и относительной влажностью 70 %. Какими способами можно превратить находящийся в камере воздух в насыщенный? Обяза­тельным требованием при этом является сохранение неизмен­ным давления воздуха в камере. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

40. Найти плотность влажного воздуха давлением р= 1000 гПа, температурой 27 °С и относительной влажностью %. Плотность влажного и сухого воздуха сравнить при тех же давлении и температуре. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

41. Давление влажного воздуха 1013 гПа и температура 350 °С. Парциальное давление водяного пара в нем 0,005 МПа. Определить относительную влажность, влагосодержание и сте­пень насыщения воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

42. Температура воздуха 15°С и влагосодержание 5 г/кг. Оп­ределить относительную влажность воздуха в этом состоянии, а также после того, как он будет подогрет до 30 °С. Барометри­ческое давление 1020 гПа. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

43. Найти влагосодержание воздуха, если его давление 980 гПа, температура 50°С и относительная влажность 40,5%. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

44. Определить энтальпию и температуру точки росы влаж­ного воздуха, параметры которого, давление 980 гПа, температура 50°С и относительная влажность 40,5%. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

45. Степень насыщения влажного воздуха 0,3, температура 60 °С. Барометрическое давление 1000 гПа. Определить относи­тельную влажность воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

46. Как изменится степень насыщения влажного воздуха в процессе его нагревания от 10 до 60 °С при постоянном влагосодержании? Относительная влажность в начальном состоянии 80 %. Барометрическое давление 1000 гПа. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

47. Температуры влажного воздуха 15 °С и точки росы 5°С. Барометрическое давление 1013 гПа. Определить относительную влажность, влагосодержание и энтальпию влажного воздуха. Задачу решить при помощи Id-диаграммы и привести схему решения.

48. Состояние влажного воздуха характеризуется темпера­турами сухого термометра 35 °С и влажного 30 °С. Определить с помощью i — d-диаграммы, как изменится относительная влаж­ность воздуха, если его влагосодержание уменьшится на 7,5 г/кг при постоянной температуре.

49. Влажный воздух температурой 15°С и относительной влажностью 0,56 охлаждается до – 5°С, а затем снова нагрева­ется до 15 °С. Определить с помощью i — d-диаграммы, какое количество влаги выпадет при этом из воздуха на выходной по­верхности воздухоохладителя (в расчете на 1 кг сухого воздуха).

50. Определить с помощью i — d-диаграммы предельную температуру охлаждения воды в градирне, где вода омывается воздухом температурой 30 °С и относительной влажностью 0,4.

51. Влажный насыщенный воздух температурой 15 °С и дав­лением 1000 гПа смешивается с воздухом, влагосодержание ко­торого 3 г/кг. Какова может быть минимальная температура воздуха второго состояния, чтобы не образовывался туман при смешении? Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

52. Через воздухоохладитель пропускается воздух в количе­стве 10⁵ м³/ч. Давление воздуха 986 гПа. Температура воздуха, входящего в воздухоохладитель, —2°С и выходящего из него —8°С. Относительная влажность воздуха, выходящего из воз­духоохладителя, 80 %. Найти количество отводимой от воздуха теплоты и количество влаги, выпадающей на холодной поверх­ности. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

53. В камере смешения установки системы кондициониро­вания смешивается Л1_Х = 100 кг воздуха (/i = 20°C, cpi = 60%) и М₂ = 300 кг воздуха (£₂ —50°С, <р2 = 50%). Определить парамет­ры воздуха после смешения, если для обеих порций В= 1000 гПа. Помимо расчета решить задачу с помощью i — d-диаграммы.

54. От материала, помещенного в сушилку, необходимо от­нять влагу (2000 кг). Температура наружного воздуха 10°С, от­носительная влажность 50 %. Перед сушилкой воздух нагревает­ся до 50 °С. Из сушилки он выходит с этой же температурой и относительной влажностью 90 %. Какое количество воздуха не­обходимо пропустить через сушилку? Барометрическое давление 0,1 МПа. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

55. В сушилку подается воздух (500 м³/ч), начальные пара­метры которого t = 15°C и j = 75%. Перед подачей в сушиль­ную камеру воздух подогревается до 120°С при постоянном дав­лении В=1000 гПа. Определить тепловой поток, необходимый для подогрева воздуха. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

56.. Определить абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в нем р_п = 0,014 МПа, а температура t = 60° С Барометрическое давление равно 10 325 Па (760 мм рт. ст.). Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

57. Определить абсолютную влажность воздуха, если парциальное давление пара в нем р = 0,03 МПа, а температура воздуха t = 80° С. Показание барометра В = 99 325 Па (745 мм рт. ст.). Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

58. Определить влагосодержание воздуха при температуре t = 60° С и барометрическом давлении В = 99 325 Па (745 мм рт. ст.), если относительная влажность воздуха j = 60%. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

59. Каково состояние воздуха, если температур его равна 50° С, а парциальное давление пара в нем р_п=60 мм рт. ст.. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

60. Парциальное давление пара в атмосферном воз­духе составляет 0,02 МПа, температура воздуха равна 70° С. Определить относительную влажность воздуха. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

61. Состояние влажного воздуха характеризуется температурой t = 25°С и относительной влажностью j = 0,8. Барометрическое давление В=99325Па (745 мм рт. ст.). Найти парциальное давление пара в воздухе, и влагосодержание. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

62. Наружный воздух, имеющий температуру t_н =20° С и влагосодержание d = 6 г/кг, подогревается до температуры 45° С. Определить параметры воздуха до и после нагрева. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

 

63. Определить истинную температуру мокрого термометра t_м, если сухой термометр психрометра показывает температуру t_с = 35 С, а мокрый термометр — температуру t_м = 15° С. Скорости движения воздуха w= 0,25 м/с. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

64. Для сушки используют воздух при t₁ = 20° С, j₁ = 60%. В калорифере его подогревают до t₂ = 95° С и направляют в сушилку, откуда он выходит при t_B = 35° С. Вычислить конечное влагосодержание воздуха, расход воздуха и теплоту на 1 кг испаренной влаги. Решить задачу, пользуясь i — d-диаграммой.

65. – 100 Номера задач с 10 по 46. Например 72 вариант это задача 17, 89 вариант это задача 34.

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА.

 

 

Влажный воздух – это смесь сухого воздуха и воды. По закону Дальтона давление влажного воздуха рв равно сумме парциальных давлений сухого воздуха рв и пара рп, находящегося в объеме влажного воздуха. Плотность пара в объеме влажного воздуха рп, кг/м3, называют абсолютной влажностью воздуха.

Каждому состоянию влажного воздуха соответствует вполне определенное максимальное возможное значение плотности пара р_п.м.

Если температура влажного воздуха t меньше или равна температуре насыщения t_н водяного пара при давлении смеси р, то величина р_п.м определяется по температуре t с помощью таблиц насыщенного водяного пара.

Если температура смеси t больше t_n, то р_п.м определяется по таблицам перегретого водяного пара для значений t и р.

Величину j = р_п/р_п.м называют относительной влажностью воздуха.

Величина j соответствует полному насыщению воздуха влагой без изменения его температуры.

Если температура воздуха t<t_B, то р_п.м принимается равным давлению влажного воздуха. При нагревании влажного воздуха выше температуры насыщении водяного пара при давлении смеси относительная влажность воздуха не изменяется.

Температура, при которой вследствие охлаждения ненасыщенный влажный воздух становится насыщенным (j = 100%), называется температурой точки росы t_p.

Отношение массы пара т_п, находящегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха т_в называют влагосодержанием d:

(5.1)

 

Значение х можно определить по приближенному соотношению

 

(5.2)

 

Энтальпия влажного воздуха

i = i_в + х·i_п, (5.3)

где i_в и i_n — соответственно энтальпия 1 кг сухого воздуха и водяного пара.

Расчетная формула для определения энтальпии влажного воздуха

i = t + х(2 500+1,93· t), кДж/кг. (5.4)

Состояние влажного воздуха характеризуется параметрами, которые определяют его свойства как сушильного агента и используются в расчетах сушильных установок.

Диаграмма Рамзина (i - d диаграмма)

 

Связь между параметрами влажного воздуха: влагосодержанием температурой , относительной влажностью , энтальпией i легко определяется по i – d диаграмме, она также известна как диаграмме Рамзина, приведена в приложении в конце всех заданий с помощью которой преимущественно и решаются задачи по статике конвективной воздушной сушки.

 

 

Контрольная работа №4

Все задания решаются с помощью i-S диаграммы. Путь решения показать графически и аналитически. Номер задачи и её параметры выбирать из таблицы в соответствии с вариантом.

Числовые данные к задачам контрольной работы № 4

Задача	Величина	Предпоследняя цифра варианта
1 (для первого, четвертого, седьмого десятка,)	х	0,91	0,9	0,92	0,94	0,96	0,94	0,96	0,94	0,92	0,9
р, МПа		1,5
t,оС
2 (для второго, пятого, шестого десятка,)	t, оС
S,кДж/кг∙К	7,7	8,2	7,4	7,5	7,7		7,3	7,5	6,7	7,3
3 (для третьего, восьмого, девятого десятка,)	tx,°С
х	0,94	0,9	0,92	0,94	0,96	0,94	0,96	0,94	0,92	0,9
e

 

 

1. Влажный насыщенный водяной пар со степенью сухости х перегревается при постоянном абсолютном давлении р до температуры t. На сколько градусов перегрет пар? Какое количе­ство теплоты затрачивается на подсушку и перегрев пара?

 

2. 1 кг перегретого водяного пара, имея температуру t_x и эн­тропию S_v охлаждается в процессе постоянного объема до со­стояния, когда энтальпия пара становится равной 2500 кДж/кг. Определить состояние пара и его параметры в конце процесса, а также количество отведенной теплоты.

 

3. Влажный насыщенный водяной пар, имея начальные па­раметры t_x и х, сжимается в процессе без теплооб­мена с окружающей средой. При этом объем пара уменьшается в e раз. Определить состояние и параметры пара в конце про­цесса сжатия, а также изменение удельной энтальпии и работу 1 кг пара в процессе.

 

 

Задание на контрольную работу № 5 по разделу «ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ»

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (выбирать контрольные вопросы по номеру своего варианта, вариант имеющий значения от 20до 40 определяется путем сложения цифры 20 и номера задания. Например: вариант 39, это 19 вопрос. Остальные вопросы вариантов находятся аналогичным способом: от 40 до 60 к номеру вопроса прибавляется 40, от 60-80 – прибавляется 60, от 80 до 100 – прибавить 80)

1. Что такое температурное поле и температурный градиент?

2. Что такое стационарное и нестационарное температурное поле?

3. Приведите примеры осесимметричного и сферического (центрального) температурных полей. В каких координатах удоб­но аналитически выражать указанные температурные поля?

4. Что такое плотность теплового потока q, и линейная плот­ность теплового потока q_L? Какова связь между плотностью те­плового потока q на поверхности цилиндрической стенки диа­метром dи соответствующей величиной q_L?

5. Сформулируйте закон теплопроводности Фурье.

6. Дайте определение коэффициента теплопроводности λ. Приведите примерные значения коэффициента теплопрово­дности λ для газов, жидкостей, строительных и изоляционных материалов и металлов.

7. Плоская однородная стенка толщиной d с коэффициентом теплопроводности λ заменена двухслойной стенкой толщиной каждого слоя d/2. Коэффициент теплопроводности первого слоя в два раза меньше, т.е. λ/2_, а второго слоя в два раза боль­ше, т.е. 2λ. Будет ли по термическому сопротивлению эта стенка эквивалентна однослойной?

8.
Коэффициент теплопроводности материала плоской стен­ки линейно зависит от температуры, т.е. λ = λ₀(1 + bt). Покажите, что плотность теплового потока через плоскую стенку определяют по той же формуле, что и при постоянном коэффициенте теплопроводности, если его отнести к средней арифметической температуре

9. Коэффициент теплопроводности материала цилиндрического изоляционного слоя линейно зависит от температуры. Покажите, что в этом случае линейный тепловой ток q_L определяют по той же формуле, что и при постоянном значении коэффициента λ, если его отнести к средней арифметической температуре стенки

 

10. Изобразите графически характер распределения тем­пературы по толщине плоской трехслойной стенки для ста­ционарного теплового режима при следующем соотношении коэффициентов теплопроводности материала каждого слоя: λ₁: λ₂:λ₃ = 2:1:1,5, приняв толщины слоев одинаковыми.

11. Начертите график распределения температуры в плоской однослойной стенке и в пограничных слоях горячей и холодной жидкостей, омывающих стенку, при стационарном тепловом режиме, отразив следующее соотношение термических сопро­тивлений теплоотдачи и теплопроводности:

 

12. Изобразите графически характер распределения темпе­ратуры по толщине плоской трехслойной стенки для стацио­нарного теплового режима при следующих соотношениях между коэффициентами теплопроводности материала каждого слоя:

 

 

13. Что такое критический диаметр тепловой изоляции?

14. Установите характер распределения температуры в пло­ской однослойной стенке при стационарном тепловом режиме с учетом зависимости коэффициента теплопроводности мате­риала стенки от температуры λ = λ(t), т.е. покажите, что график t = f(x) вогнутый, если функция λ = λ(t)убывающая; график t = f(x) выпуклый, если функция λ = λ(t)возрастающая, а при λ = const зависимость t = f(x) линейная.

15. Покажите, что для плоской многослойной стенки при ста­ционарном тепловом режиме график изменения температуры как функция термического сопротивления t=f(d/λ) представ­ляет прямую линию.

16. Приведите дифференциальное уравнение теплопровод­ности для тела с внутренними источниками тепловыделения. Укажите единицы измерения входящих в него величин.

17.
Приведите вывод дифференциального уравнения ста­ционарного осесимметричного температурного поля

18. Напишите дифференциальное уравнение теплопроводности для одномерного нестационарного температурного поля. Поясните, как можно разделить переменные при решении этого уравнения.

19. Что такое безразмерная температура, критерий Био и критерий Фурье?

20. Что такое регулярный тепловой режим и темп охлажде­ния (нагревания) тела?

 

Задачи.

Варианты с 1-40 соответствуют номеру задачи, затем все остальные варианты с 41- 80 это номер задачи плюс 40. с 81 - номер задачи соответствует 15 и соответственно 100 это задача с номером 35.!

 

1. Стена наружного ограждения помещения толщиной d = 0,51 м выполнена из красного кирпича с коэффициентом теплопроводности кладки λ= 0,69 Вт/м∙К). Температура воздуха в помещении t. = 20°С, температура внутренней поверхности стены t^cт₁ = 12°С Определить температуру поверхности стены с наружной стороны и суточные потери тепла в кВт∙ч через указанное ограждение площадью 100 м². Расчетный коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны a₁ = 10 Вт/(м²∙К).

 

2. Определить суточную потерю тепла в кВт∙ч через плоскую двухслойную стенку рабочей камеры печи площадью 10 м², если температура внутренней поверхности t^cт₁ = 950°С, наружной t^cт₃ = 75°С. Первый слой толщиной d_ст=0,25 м выполнен из шамотного кирпича, а второй слой такой же толщины — из диатомитового кирпича. Зависимости коэффициента теплопроводности материалов от температуры в Вт/(м∙К) определяются формулами: для первого слоя λ₁=0,842+0,0006∙ t, для второго слоя λ₁=0,112+0,0024∙ t. Представить график распределения температуры по толщине стенки.

 

3. Определить толщину слоя изоляции паропровода на­ружным диаметром d = 50 мм, если при температуре поверх­ности паропровода t₂^СТ = 150°С наружная поверхность изоляции имеет температуру t₁^ст = 50°С. Коэффициент теплопроводности изоляции λ₂= 0,15 Вт/(м∙К).Температура окружающего воздуха t_B = 20°С. Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде a₂ = 10 Вт/(м²∙К).

 

4. Вычислить плотность теплового потока q через стенку хо­лодильника, состоящую из наружного слоя строительного кир­пича толщиной d₁= 125 мм и внутреннего слоя сухой пробки толщиной d₂ = 150 мм. Температура внутренней поверхности пробкового слоя t_З^ст = —5°С, наружной поверхности кирпично­го слоя t_З^ст = 25°С. Представить в масштабе график изменения температуры в стенке холодильника. Коэффициент теплопро­водности для кирпича принять равным 0,8 Вт/(м×К), а для пробки 0,07 Вт/(м×К).

 

5. Паропровод наружным диаметром d₁ = 100мм покрыт двумя слоями тепловой изоляции, имеющими толщину по d = 25 мм каждый. Внутренний слой изоляции выполнен из магнезии с коэффициентом теплопроводности 0,07 Вт/(м×К), внешний слой — из глиняно-асбестовой массы с коэффициен­том теплопроводности 0,31 Вт/(м×К). Внутренняя поверхность изоляции паропровода имеет температуру t₁^ст =150°С, внешняя t_З^ст = 45°С. Вычислить потерю тепла паропроводом на 1 м его длины, а также температуру t₂^ст на поверхности соприкоснове­ния обоих слоев. Каковы будут теплопотери, если слои изоля­ции поменять местами?

 

6. Паропровод покрыт двумя слоями тепловой изоляции, имеющими одинаковую толщину. Средний диаметр второго слоя в два раза больше среднего диаметра первого слоя, а ко­эффициент теплопроводности второго слоя в 2 раза меньше ко­эффициента теплопроводности первого. На сколько процентов изменится потеря тепла на 1 пог. м паропровода, если слои изоляции поменять местами, сохранив все прочие условия без изменения? (Для решения задачи можно воспользоваться при­ближенной формулой для q₁ Вт/пог. м.)

 

7. Опорная бетонная колонна фронтона здания имеет квадратное сечение 500×500 мм и высоту 5 м. Вычислить температуру на продольной оси колонны через 7 ч после резкого похолодания окружающего воздуха от +10 °С до –10 °С, если коэффициент теплоотдачи с ее поверхности составляет 15,4 Вт/(м²×К). Для бетона λ = 1,28 Вт/(мæК), а =7,62×10^–7 м²/с. Через какое время температура в заданной точке понизится до 0 °С?

 

8. Исследуемый материал [λ = 0,75 Вт/(мæК)] в форме цилиндра диаметром d= 50 мм и высотой h = 80 мм после предварительного нагрева охлаждается в водяном термостате (t_ж = 20 °С) при значении коэффициента теплоотдачи α = 3100 Вт/(м² ×К). Определить коэффициент температуропроводности материала, если на регулярной стадии охлаждения температура, измеренная в центре торца цилиндра, за 5 мин уменьшилась от 45 °С до 25 °С. За какое время температура в той же точке изменится от 25 до 21°С?

 

9. Определить диаметр стального шара [ρ = 7900кг/м³, c_p =460 Дж/(кг×К)], нагреваемого в печи с t_ж = 500 °С при коэффициенте теплоотдачи α=50Вт/(м²К), если при Fo > 0,3 измеренная температура его поверхности за 10 мин повысилась от 300 до 425 °С.

 

10. Паропровод наружным диаметром d₁ = 200 мм, имеющий температуру наружной поверхности трубы t₁^ст = 400°С, покрыт слоем асбестовой изоляции толщиной 100 мм. Коэффициент теплопроводности изоляции l, Вт/(м×К), связан с температурой зависимостью l= 0,087 + 0,00023 t. Определить потери тепла паропроводом длиной 50 м при температуре наружной поверх­ности изоляции t₂^ст = 48°С.

 

11. Определить, при какой минимальной толщине деревянной стены с коэффициентом теплопроводности l= 0,11 Вт(м×К) на ее внутренней поверхности не будет выпадать роса, если рас­четная температура наружного воздуха t_H = —30°С, температура воздуха с внутренней стороны t_в = 18°С, точка росы t_р = 14°С. Ко­эффициент теплоотдачи с внутренней стороны a₁ = 9 Вт/(м²×К), с наружной a₂ = 20 Вт/(м²×К).

 

12. Температура поверхности трубы паропровода наружным диаметром d₁ = 75 мм равна t₁^ст = 200°С. Какой будет температу­ра наружной поверхности изоляции t₂^ст, имеющей коэффициент теплопроводности l= 0,15 Вт (м×К), если ею покрыт паропровод слоем толщиной d = 80 мм? Температура окружающего воздуха t₂ = 20°С. Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде a₂ = 16 Вт/(м^2×К). Определить также потери тепла на 1 пог. м паропровода.

 

13. Стенка холодильника, состоящая из наружного слоя изоляционного кирпича толщиной d₁ = 250 мм и внутреннего слоя совелита толщиной d₂ = 100 мм, имеет температуру наружной t₁^ст = 30°С, и внутренней t_З^ст = —8°С поверхностей. Коэффициенты теплопроводности материала слоев соответственно равны: l₁ = 0,24 Вт/(м×К); l₂ = 0,09 Вт/(м×К). Определить плотность теплового потока через стенку и температурные градиенты в отдельных слоях. Представить графически распределение температуры по толщине стенки.

 

14. До какого предельного значения можно понизить температуру воздуха в помещении, чтобы температура внутренней поверхности стены оставалась не ниже t₁^ст = 5°С при температуре наружного воздуха t₂ = —30°С, если толщина стены d_ст= 0,37 м, коэффициент теплопроводности материала стены l_ст= 1,1 Вт/(м×К), а коэффициент теплоотдачи с внутренней и наружной сторон соответственно равны: a₁ = 8 Вт/(м² К); a₂ = 20 Вт/(м²-К).

 

15.По стальному неизолированному трубопроводу диаметром 76/63 мм течет хладагент, температура которого t2 = — 20°С. Температура воздуха в помещении, где проходит трубопровод, tв= 20°С. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха a1 =10 Вт/(м2×К),со стороны хладагента a2 =1000 Вт/(м2К). На сколько процентов снизится потеря холода, если трубопровод покрыть слоем изоляции (коэффициент теплопроводности l= 0,05 Вт/(м×К)) толщиной d = 50 мм? Прочие условия считать неизменными.

 

16.По стальному паропроводу внутренним диаметром d₁ = 250 мм и толщиной стенки d₁ = 8 мм протекает пар с тем­пературой t₁ = 450°С. Паропровод покрыт слоем изоляции тол­щиной d₂ = 150 мм, коэффициент теплопроводности которой l = 0,1 Вт/м×К. Коэффициенты теплоотдачи со стороны пара и окружающего воздуха соответственно равны: a₁=200 Вт/(м²К); a₂ = 10 Вт/(м²К), Определить потери тепла на 1 пог.м паропро­вода и температуру наружной поверхности изоляции. Коэффи­циент теплопроводности стали l принять равным 35 Вт/(м×К). Температура окружающего воздуха 20°С.

 

 

17.Коэффициент теплопередачи через наружное ограж­дение (стену) помещения k =0,86 Вт/(м²-К), коэффициент те­плоотдачи от воздуха внутри помещения к поверхности стены a₁ = 6,9 Вт/(м²-К). На сколько градусов изменится температура внутренней поверхности стены, если температура наружного воздуха понизится на 30°С, а температура воздуха внутри поме­щения понизится на 4°С?

 

18. Определить необходимую мощность радиаторов отопления аудитории, если кладка ее наружной стены (L = 8 м, H = 4,5 м, δ =0,5 м) выполнена из красного кирпича на холодном растворе, а температуры поверхностей t_с1 = 12 °С и t_с2 = –15 °С. (Окна условно отсутствуют) Какова глубина промерзания стены? Как изменится полученный результат с учетом того, что слои штукатурки на внутренней и внешней поверхностях стены δ_ш.вн = δ_ш.вш = 10 мм при других одинаковых условиях, если:

а)штукатурка известковая;

б)штукатурка цементно-песчаная?

 

19. Окно в аудитории имеет сдвоенные рамы с зазором между стеклами 60 мм. Вычислить тепловые потери через оконный проем 3×3 м без учета конвекции в зазоре и теплового излучения, если толщина стекол δ = 4 мм, а температуры их соответствующих поверхностей t_с1 = 12 °С и t_с4 = –15 °С.

 

20. Древесно-стружечная плита (ДСП) помещена в сушильную камеру с температурой воздуха 120 °С, ее размеры 2×4×0,02 м, расположение в камере вертикальное. При τ = 0 t_о = 20 °С. Физические свойства ДСП: λ = 0,085 Вт/(м×К); ρ = 800кг/м³; с_р = 2,5 кДж/(кг×К). Коэффициент теплоотдачи к плите в процессе нагревания равен 9 Вт/(м²×К). Найти время, по истечении которого температура в средней плоскости плиты достигнет 50 °С. Построить график распределения температуры по толщине плиты в этот момент времени. Определить также количество теплоты, которое подводится к плите за рассматриваемый промежуток времени.

 

21. Определить потери тепла через кладку камеры сгорания толщиной d_ст = 0,4 м, площадью F = 8 м². Кладка выполнена в виде плоской стенки из шамотного кирпича, коэффициент теплопроводности которого l_стВт/(мК) связан с температурой зависимостью l_ст = 0,84 + 0,0006t. Температура газов в камере сгорания t₁ = 1400°С, температура холодного воздуха t₂ = 25°С. Коэффициенты теплоотдачи со стороны газов и воздуха соот­ветственно a₁ = 50 Вт/(м²К) и a₂ = 28 Вт/(м²К).

 

22. Плоская стальная стенка толщиной d_ст = 10 мм омывается с одной стороны дымовыми газами с температурой t₁ = 900°С, а с другой стороны — водой с температурой t₂ =250°С. Коэффици­енты теплоотдачи со стороны газов и со стороны воды соответственно a₁ = 80 Вт/(м²К) и a₂ = 2000 Вт/(м²-К). Коэффициент теплопроводности материала стенки l_ст = 50 Вт/(м-К). Опреде­лить плотность теплового потока через стенку и температуру ее поверхностей со стороны газов и воды для случая чистой стенки, а также для случая, когда она покрыта слоем накипи (коэффициент теплопроводности l_н = 1,2Вт/(м-К), толщина d_н= 2 мм. Для обоих случаев показать графически распределение температуры по толщине стенки.

 

23. Голый металлический провод диаметром d = 4 мм име­ет температуру поверхности t_ст = 95°С. Активное электричес­кое сопротивление провода r= 4×10^-3 Ом/м. Коэффициент теплоотдачи от поверхности провода к окружающему воздуху a = 20 Вт/(м²К). Температура воздуха t_B= 12°С. Какой будет температура поверхности этого провода t_ст под слоем изоля­ции толщиной d = 3 мм с коэффициентом теплопроводности l = 0,25 Вт/(м-К) при неизменном токе и прочих равных усло­виях? Определить также максимальное значение тока в изоли­рованном проводе, если первоначальную температуру провода считать предельно допустимой. Дать пояснение полученным результатам.

 

24. По данным тепловых измерений тепломером, плотность теплового потока через ограждение изотермического вагона при температуре наружного воздуха t= 18°С, и температуре воз­духа в вагоне t_в = 1^o С составила q₁=8,5 Вт/м². На сколько про­центов изменится количество тепла, поступающего в вагон за счет теплопередачи через ограждение, если при прочих равных условиях на его поверхность наложить дополнительный слой изоляции из пиатерма толщиной d=36 мм с коэффициентом теплопроводности l = 0,036 Вт/(м-К)?

 

25. Медный стержень диаметром d= 10 мм, нагретый до температуры t₀= 250^оС, охлаждается в поперечном потоке воздуха, имеющего постоянную температуру t_ж = 20°С. Определить вре­мя t, в течение которого средняя температура стержня достига­ет значения t = 140°С. Коэффициент теплоотдачи от поверх­ности стержня к воздуху a = 15 Вт/(м²К). Плотность стержня r = 8890 кг/м³, удельная теплоемкость с = 395 Дж/кг×К, коэф­фициент теплопроводности l = 380 Вт/(м-К).

 

26. Стены сушильной камеры толщиной 0,256 м, выполненные из слоя красного кирпича [λк = 0,71 Вт/(м×К)] и слоя войлока [λв = 0,047 Вт/(м×К)],

имели температуры t_с1 = 120 °С и t_с3 = 35 °C на внутренней и внешней поверхностях соответственно. Увеличение толщины слоя войлока на 0,028 м снизило тепловые потери вдвое и t_с3 на 10 °С при неизменной t_с1. Определить толщину кирпичного слоя и максимальные температуры войлока в обоих случаях.

 

27. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного кирпича [λ_ш =0,93 Вт/(м×К), δ_ш = 120 мм] и красного кирпича [λ_к = 0,7 Вт/(м×К), δ_к = 250 мм], между которыми засыпка из диатомита [λ_д = 0,13 Вт/(м×К), δ_д = 60 мм]. Какой толщины следует сделать слой засыпки, если толщину слоя из красного кирпича удвоить при условии сохранения плотности теплового потока через обмуровку и температур на внешних ее поверхностях?

 

 

28. Стальная цилиндрическая болванка диаметром d= 100 мм, имеющая начальную температуру t₀ = 20°С, нагревается в печи с постоянной температурой t_ж= 800°С. Коэффициент теплоот­дачи к поверхности болванки a = 180 Вт/(м²-К). Физические па­раметры l = 35 Вт/(м×К), r = 7800 кг/м³, a = 7×10-⁶ м²/с считать постоянными. Определить температуру поверхности и темпера­туру на оси болванки через t = 20 мин, после начала нагрева.

 

 

29.Стальная цилиндрическая болванка диаметром d= 100 мм, имеющая начальную температуру t₀ = 20°С, нагревается в печи с постоянной температурой t_ж= 800°С. Коэффициент теплоот­дачи к поверхности болванки a = 180 Вт/(м²-К). Физические па­раметры l = 35 Вт/(м×К), r = 7800 кг/м³, a = 7×10-⁶ м²/с считать постоянными. Определить время, в те­чение которого разность температур на поверхности и на оси болванки достигнет Dt= 20°С.

 

30.Бетонная стена толщиной 0,5 м охлаждается воздухом с постоянной температурой t_ж = 0°С. Начальная температура стены всюду одинакова и равна: t₀ = 40°С. Коэффициент теплоотдачи от поверхности стены к воздуху a₁=11 Вт/(м²К). Коэффициент теплопроводности стены l = 1,2 Вт/(м-К), плотность r =1900 кг/м³, удельная теплоемкость с = 840 Дж/кг-К). Определить температуру поверхности и температуру в середине стены через 6 и 12 ч после начала охлаждения.

 

31. Пластина из органического стекла толщиной 8 мм нагре­вается в среде с постоянной температурой tж = 100°С. Начальная температура пластины t0= 15°С. Коэффициент теплоотдачи от среды к поверхности пластины a = 6,0 Вт/(м2К), коэффициент теплопроводности органического стекла l= 0,18 Вт/(м×К), коэф­фициент температурпроводности а = 1,0×10-7 м2/с. Определить температуру поверхности и температуру в середине пластины че­рез 6 мин после начала нагрева.

 

32. Дана трехслойная плоская стенка: δ1 =20мм; λ1 = 20 Вт/(м×К); tс1 = 10 °С; λ2 =5+0,05t Вт/(м×К); tс4 = 60 °С; δ3 = 60 мм; λ3 = 10Вт/(м×К); tж2 = 150 °С; α2=18Вт/(м2×К). Найти δ2.

 

33.Плоскую поверхность с tс = 250 °С решено изолировать листовым асбестом, у которого λ = 0,157 + (0,14×10–3)t Вт/(м×К). Какой толщины должен быть слой изоляции, если допустимая температура наружной ее поверхности 50 °С, а тепловые потери не должны превышать 500 Вт/м2.

 

 

34. Плотность теплового потока через плоскую кварцевую стенку [λ = 3 Вт/(м×К), δ = 10 мм] составляет q = 3×10⁴ Вт/м². Со стороны одной из ее поверхностей заданы температура жидкости t_ж = 30 °С и коэффициент теплоотдачи α = 100 Вт/(м² ×К). Найти температуры на обеих поверхностях стенки.

 

35. Чтобы уменьшить до заданного значения тепловые потери с поверхности промышленного теплообменника, решили закупить тепловую изоляцию l₁ = 0,2 Вт/(м×К). Оказалось, что на складе имеется изоляция, для которой l₂= 0,1 Вт/(м×К), но она на 50% дороже первой. Больше или меньше (и насколько) придется заплатить за вторую изоляцию?

 

 

36. Вычислить температуры на оси и поверхности бетонного столба уличного освещения [d = 300 мм, λ = 1,28 Вт/(м×К), с_р =0,84кДж/(кг×К), ρ = 2000 кг/м³ ] через 2,5 ч после резкого понижения температуры воздуха от 0°С (удерживалась несколько суток) до –20 °С. Коэффициент теплоотдачи с поверхности столба принять равным 20,5 Вт/(м²×К). Вычислить температуру в промежуточных точках и построить график распределения температуры по радиусу столба.

 

37. Длинный брус из нержавеющей стали [λ = 20 Вт/(м×К), а =6,1×10^–6 м²/с] прямоугольного сечения 200×80 мм охлаждается в среде с температурой t _ж = 20 °С при α = 70 Вт/(м²×К). Начальная температура бруса t₀ = 500 °С. Построить график распределения температуры по обеим осям поперечного сечения бруса через 10 мин после начала охлаждения, выполнив вычисления для пяти точек с равномерным шагом от центра бруса до поверхности в каждом направлении. В какой точке сечения бруса имеет место минимальная температура и каково ее значение в рассматриваемый момент?

 

38. Стальная заготовка [λ = 37 Вт/(м×К), а = 7×10^–6 м²/с] в форме параллелепипеда 600×420×360 мм с начальной температурой t₀ = 15 °С загружена в нагревательную печь с температурой t_ж =1500 °С. Вычислить температуры в центре бруса и в центре каждой из его граней через 1,2 ч после начала нагревания при коэффициенте теплоотдачи α = 120 Вт/(м²×К). Определить значения температуры в трех точках и построить соответственно их распределение по длинной оси бруса и по длинному его ребру.

 

39. Цилиндрическая стальная болванка (d = 100 мм, l = 146 мм) с начальной температурой t₀ = 800 °С охлаждается воздухом (t_ж = 20 °С). Коэффициент теплоотдачи от поверхности составляет 120 Вт/(м²×К). Определить температуру в центре болванки и в центре торцевой ее поверхности через 10 мин после начала охлаждения, приняв для стали коэффициенты теплопроводности и температуропроводности соответственно 25 Вт/(м×К) и 6×10^–6 м²/с. Вычислив хотя бы три значения температуры для указанного момента времени, построить график ее распределения вдоль боковой образующей цилиндра.

 

40. Для закалки длинный стальной вал диаметром d = 200 мм с начальной температурой t₀ = 20 °C поместили в воздушную печь с температурой t_ж = 700 °С. Определить темп нагревания вала на регулярной стадии, если коэффициент теплоотдачи к его поверхности 100 Вт/(м²×К), а коэффициенты теплопроводности и температуропроводности составляют 20 Вт/(м×К) и 1×10^–5 м²/с соответственно. Определить температуру на оси вала через 10 мин после того, как она составляла 300 °С.

 

Задание на контрольную работу № 6 по разделу

«КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛО- И МАССООБМЕН»

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

(выбирать контрольные вопросы по номеру своего варианта, вариант имеющий значения от 20до 40 определяется путем сложения цифры 20 и номера задания. Например: вариант 39, это 19 вопрос. Остальные вопросы вариантов находятся аналогичным способом: от 40 до 60 к номеру вопроса прибавляется 40, от 60-80 – прибавляется 60, от 80 до 100 – прибавить 80)

 

1.Какие факторы влияют на интенсивность теплоотдачи конвекцией?

 

2. Что такое гидродинамический и тепловой пограничные слои жидкости около стенки?

 

3.Какова роль вязкостного пристенного подслоя жидкости в конвективном теплообмене?

 

4. Какая связь существует между коэффициентом теплоотдачи a₁ и составляющей градиента температуры (dt/dn) в жидкости на поверхности омываемого ею тела?

5. Напишите дифференциальное уравнение переноса те­плоты в движущейся среде (уравнение энергии). Укажите ло­кальные и конвективные изменения температуры жидкости.

 

6. Напишите систему уравнений, описывающих процесс и сформулируйте условия однозначности применительно к за­даче о конвективном теплообмене при неизотермическом те­чении вязкой несжимаемой жидкости около плоской стенки.

 

7.В чем сущность подобия физических процессов? Сфор­мулируйте общие условия подобия.

 

8. Перечислите определяющие и определяемые критерии подобия для процессов конвективного теплообмена при сво­бодном и вынужденном движении жидкости.

 

9.Каковы условия подобия тепловых процессов в модели и образце?

 

10. Средний коэффициент конвективной теплоотдачи при свободном движении теплоносителя около горизонтальной трубы определяется на основании следующей критериальной зависимости:

 

при условии 10³<(Gr×Pr)_ж<10³

 

Напишите критериальную формулу в развернутом виде и по­ясните, каково влияние диаметра трубы, вязкости жидкости и направления теплового потока на коэффициент теплоотдачи.

 

11. Критериальная зависимость для вычисления среднего ко­эффициента теплоотдачи при свободном движении жидкости около вертикальной стенки имеет вид:

где С=0,75; n=0,25 для 10³<(Gr×Pr)_ж<10⁹;

С=0,15; n=1/3 для (Gr×Pr)_ж>6×10¹⁰;

 

Каково влияние высоты стенки и температурной разности Dt= t_ж – t_ст на интенсивность теплообмена в каждом случае?

 

12.Расчет среднего коэффициента теплоотдачи при ла­минарном течении жидкости в трубах можно производить по формуле:

 

где физические параметры жидкости, входящие в критерии Nu и Ре, отнесены к средней температуре t_ср =0,5(t_ж + t_ст ). Каково влияние относительной длины трубы d/l, диаметра d на коэф­фициент теплоотдачи? Что такое участок гидродинамической стабилизации, как учитывается его влияние при расчете коэф­фициента теплоотдачи a?

 

13.Для определения коэффициента теплоотдачи при турбу­лентном течении жидкости в каналах используется следующая критериальная формула:

Поясните, используя указанную формулу, каково влияние эквивалентного диаметра канала на коэффициент теплоотдачи. Что учитывает в формуле коэффициент С₁?

 

14.Среднее значение критерия Нуссельта при поперечном обтекании газами коридорного