1. Вычислить потери теплоты через единицу поверхности кирпичной обмуровки парового котла в зоне размещения водяного экономайзера, если толщина стенки d=250мм, температура газов tж1=700°С и воздуха в котельной tж2=30°С. Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности стенки a1=23 Вт/(м2×°С) и от стенки к воздуху a2=12 Вт/(м2×°С). коэффициент теплопроводности стенки l=0,7 Вт/(м×°С).
2. Вычислить температуры на поверхностях стенки, если заданы следующие величины: температура дымовых газов tж1=1000°С, кипящей воды tж2=200°С; коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке a1=100Вт/(м2×°С) и от стенки к кипящей воде a2=5000 Вт/(м2×°С). Коэффициент теплопроводности материала стенки l=50 Вт/(м×°С) и толщина стенки d=12мм. Решить задачу при условии, что в процессе эксплуатации поверхность нагрева парового котла со стороны дымовых газов покрылась слоем сажи толщиной dс=1мм [lс=0,08 Вт/(м×°С)] и со стороны воды слоем накипи dн=1мм [lн=50 Вт/(м×°С)]. Вычислить плотность теплового потока через 1м2 загрязненной поверхности нагрева и температуры на поверхностях соответствующих слоев tс1, tс2, tс3, tс4. Нарисовать распределение температуры по слоям стенки. Сравнить результаты расчета с ответом задачи 2 и определить уменьшение тепловой нагрузки.
3. Вычислить плотность теплового потока q,Вт/м2, в пластинчатом воздухоподогревателе, если известно, что средняя температура газов tж1=315°С и средняя температура воздуха tж2=135°С, соответственно коэффициенты теплоотдачи a1=23 Вт/(м2×°С) и a2=30 Вт/(м2×°С). Толщина листов подогревателя d=2мм. Коэффициент теплопроводности материала листов l=50 Вт/(м×°С).
4. Определить температуры на поверхностях кирпичной стены помещения толщиной в 2 кирпича (d=510мм) с коэффициентом теплопроводности l=0,8 Вт/(м×°С). Температура воздуха внутри помещения tж1=18°С; коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки a1=7,5Вт/(м2×°С); температура наружноговоздуха tж2= -30°С; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены. обдуваемой ветром, a2=20Вт/(м2×°С). Решить задачу, если стена покрыта снаружи слоем тепловой изоляции толщиной 50мм с коэффициентом теплопроводности l=0,08 Вт/(м×°С). Сравнить потери теплоты через изолированную и неизолированную стенки. Нарисовать распределение температур по слоям стенки.
5. Определить тепловой поток через наружную стену холодильника размером 40х6 м. Температура наружного воздуха t1=28°С, температура воздуха в холодильнике t2= -20°С. Стена холодильника толщиной 250мм с коэффициентом теплопроводности l=1,28 Вт/(м×К) покрыта слоями: пароизоляции dп=5мм и lп=0,82 Вт/(м×К), теплоизоляции dт=250мм и lт=0,05 Вт/(м×К), штукатурки dш=20мм и lш=0,78 Вт/(м×К). Коэффициенты теплоотдачи: от наружного воздуха к стене a1=23,3Вт/(м2×К); от внутренних стен к воздуху в холодильнике a2=10,5Вт/(м2×К).
6. Стена здания выполнена из строительного кирпича толщиной d=350мм, с обеих сторон покрыта штукатуркой толщиной 20мм. Коэффициенты теплоотдачи; от наружного воздуха к стене a1=25,4 Вт/(м2×К), от стены к воздуху в помещении a2=8,5 Вт/(м2×К). Температура наружного воздуха tн= -30°С, температура внутри помещения tв=22°С. Определить удельный тепловой поток и температуру внутренней поверхности стены tв если коэффициенты теплопроводности кирпича lк=0,81 Вт/(м×К) и штукатурки lш=0,78 Вт/(м×К). Какими станут тепловой поток и температура внутренней поверхности стен, и если стены внутри оклеить гофрированной бумагой lб=0,064 Вт/(м×К) толщиной 5мм.
7. Найти площадь поверхности нагрева секционного водо-водяного подогревателя производительностью Q=1500 КВт при условии, что средняя температура нагреваемой воды tж2=77°С. Поверхность нагрева выполнена из латунных трубок диаметром d1/d2=14/16мм с коэффициентом теплопроводности lс=120 Вт/(м×°С). На внутренней поверхности трубок имеется слой накипи dн=0,2мм с коэффициентом теплопроводности lн=2 Вт/(м×°С). Коэффициент теплоотдачи со стороны греющей воды a1=10000 Вт/(м2×°С) и со стороны нагреваемой воды a2=4000 Вт/(м2×°С). Так как отношение диаметров d1/d2=<1,8, то расчет можно провести по формуле для плоской стенки.
8. Вычислить потерю теплоты с 1м неизолированного трубопровода диаметром d1/d2=150/165мм, проложенного на открытом воздухе, если внутри трубы протекает вода со средней температурой tж1=90°С и температура окружающего воздуха tж2= -15°С. Коэффициент теплопроводности материала трубы l=50 Вт/(м×°С). Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы a1=1000 Вт/(м2×°С) и от трубы к окружающему воздуху a2=12 Вт/(м2×°С). Определить так же температуры на внутренней и внешней поверхностях трубы.
9. По изолированному стальному трубопроводу диаметром 50х3,5мм течет холодный агент температурой -25°С, коэффициент теплоотдачи от стены к холодному агенту a2=1520 Вт/(м2×К). Температура воздуха в помещении tв=20°С, коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности трубопровода a1=12,5 Вт/(м2×К). Изоляцией служит слой стекловаты толщиной 100мм. Определить потери холода с изоляцией и без нее.
10. По трубопроводу, покрытому изоляцией, с наружным диаметром 280мм и длиной 20м, протекает холодный агент температурой tх= -17°С; температура окружающего воздуха tв=18°С, коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности a1=25,5 Вт/(м2×К), коэффициент теплопередачи К=0,36 Вт/(м2×К). Определить тепловой поток к холодному агенту и температуру на наружной поверхности трубопровода.
