по ТОТ часть 3

Семинары

Тема I. Теплопередача

 

Задача 1. Вычислить тепловой поток через 1м² поверхности парового котла и температуры на поверхностях стенки, если в процессе эксплуатации поверхность нагрева парового котла со стороны дымовых газов покрылась слоем сажи толщиной 1мм (λ_с = 0,08 Вт/(м∙К)), а со стороны воды – слоем накипи толщиной 2мм (λ_н = 0,8 Вт/(м∙К)). Толщина стенки котла составляет 12мм (λ = 50 Вт/(м∙К)). Температура дымовых газов равна 1000^оС, температура воды равна 200^оС. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке равен 100 Вт/(м²∙К), от стенки – кипящей воде 5000 Вт/(м²∙К).

 

Дано: δс = 1мм; λс = 0,08 Вт/(м∙К); δн = 2мм; λн = 0,8 Вт/(м∙К); δ = 2мм; λ = 50 Вт/(м∙К); Тf1 = 1000оС; Тf2 = 200оС; α1 = 100 Вт/(м2∙К); α2 = 5000 Вт/(м2∙К).

q, Tw,c; Tw,1; Tw,2; Tw,н = ?

Задача 2. Вычислить потери теплоты с одного метра неизолированного трубопровода при d₁/d₂ = 150/165 мм, проложенного на открытом воздухе, если внутри трубы протекает вода с Т_f1 = 90^оС, а температура воздуха равна -15^оС. Коэффициент теплопроводности материала трубы равен 50 Вт/(м∙К). Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке равен 1000 Вт/(м²∙К), от стенки – окружающему воздуху 12 Вт/(м²∙К). Определить температуры на внутренней и внешней поверхностях трубы.

 

Дано: d1/d2 = 150/165 мм; λ = 50 Вт/(м∙К); Тf1 = 90оС; Тf2 = -15оС; α1 = 1000 Вт/(м2∙К); α2 = 12 Вт/(м2∙К).

ql, Tw,1; Tw,2 = ?

Пример 1. Укажите график изменения температуры по толщине плоской трехслойной стенки, если ; :

а) б) в) г) д)

Тема II. Конвективный теплообмен

 

Задача 1. Найти потери теплоты с вертикальной плоской поверхности высотой 2м и шириной 3м и с поверхности вертикальной трубы той же высоты диаметром 300мм, если температура стенки трубы составляет 110^оС, а температура окружающего воздуха составляет 10^оС.

 

Дано: Нпл = Нтр = 2м; В = 3м; D = 300мм; Тw = 110оС; Тf = 10оС; Флюид – воздух.

Qпл, Qтр = ?

Задача 2. Рассчитать коэффициент теплоотдачи, поверхностную плотность теплового потока, линейную плотность теплового потока, тепловой поток и количество теплоты за сутки, переданное от стенки трубы водонагревателя, если длина трубы составляет 2м, внутренний диаметр равен 16мм, расход воды составляет 715м³/ч, температура стенки трубы равна 100^оС, а средняя температура воды равна 40^оС.

 

Дано: lтр = 2м; dвн = 16мм; V = 715м3/ч; Тw = 100оС; Тf = 40оС; Флюид – вода.

α; q; ql; Q; Qτ = ?

Пример 1. Как изменится коэффициент теплоотдачи при турбулентном режиме течения в прямых гладких трубах, если скорость движения увеличить в 2 раза?

 

Пример 2. Как изменится коэффициент теплоотдачи при турбулентном режиме течения в прямых гладких трубах, если внутренний диаметр увеличить в 2 раза?

 

Тема III. Теплообмен излучением

 

Пример 1. Определить плотность потока собственного излучения серой поверхности, если поглощательная способность ее равна 0,5, а температура поверхности 27 ^оС.

а) 1000 Вт/м²; б) 230 Вт/м²; в) 100 Вт/м²; г) 810 Вт/м²; д) 700 Вт/м²; е) 40500 Вт/м².

 

Пример 2. Для серого тела известно: А = 0,6; плотность потока, падающего на тело излучения Е_пад = 18 кВт/м². Найти плотность потока отраженного излучения Е_отр, Вт/м².

а) 0,6; б) 1419; в) 2420; г) 370; д) 7200; е) 0,67.

 

 

Тема IV. Теплообменные аппараты

 

Задача 1. Определить расход пара на обогрев воды в пароводяном теплообменном аппарате при условии, что весь пар в теплообменном аппарате превращается в конденсат, выходящий из теплообменного аппарата в состоянии насыщения при давлении греющего пара 0,12МПа. Найти площадь поверхности теплообмена при условии, что коэффициент теплопередачи равен 2700 Вт/(м²∙К), расход воды составляет 2м³/мин., температура воды на входе в теплообменный аппарат составляет 25^оС, на выходе – 75^оС. Степень сухости пара равна 0,98. Построить схематично графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.

 

Дано: k = 2700 Вт/(м2∙К); рн = 0,12МПа; V2 = 2м3/мин.; Т‘1 = 25оС; Т”1= 75оС; x = 0,98.

G1, F = ?

Задача 2. Определить площадь поверхности нагрева рекуперативного теплообменного аппарата при прямотоке и противотоке, если газом с начальной температурой 600^оС и конечной температурой 300 ^оС необходимо нагреть 10кг/с воздуха от 30 ^оС до 250 ^оС. Коэффициент теплопередачи равен 20 Вт/(м²∙К).

 

Дано: k = 20 Вт/(м2∙К); Т‘1 = 600оС; Т”1= 300оС; Т‘2 = 30оС; Т”1= 250оС; G2 = 10кг/с.

F , F = ?