Материал: Z841 Цветков ОБ Прикладной тепломассообмен
Задача 3. Стена камеры холодильника, выполненная из слоя кирпича толщиной 2 и слоя изоляции толщиной 3, с двух сторон покрыта слоем штукатурки толщиной 1 = 4 = 20 мм.
Температура наружного воздуха tв1, в камере tв2. Коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к поверхности стены 1 , от внутренней поверхности стены к воздуху в камере 2 .
Определить общее и частные термические сопротивления, коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока и количество теплоты, проходящее через стенку высотой 4 м и длиной 8 м в течение суток. Определить также температуры поверхностей всех слоев и построить график распределения температур по толщине стенки (без масштаба).
Коэффициенты теплопроводности материалов стенки приведены в таблице:
|
Коэффициент теплопроводности материалов |
, Вт/(м К) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Штука- |
Пробко- |
Стекло- |
Минера- |
Войлок |
|
Шлаковая |
|
|
|
|
|
|||
Кирпич |
|
вая |
|
ловатная |
шерстя- |
|
|
турка |
войлок |
|
вата |
||||
|
|
|
|||||
|
плита |
|
ной |
|
|||
|
|
|
плита |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,640 |
0,750 |
0,050 |
0,040 |
0,093 |
0,058 |
|
0,047 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
|
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
|
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2, мм |
500 |
380 |
250 |
500 |
380 |
250 |
500 |
|
380 |
250 |
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3, мм |
150 |
200 |
250 |
300 |
150 |
200 |
250 |
|
150 |
200 |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, Вт/(м2 К) |
20 |
18 |
15 |
12 |
20 |
18 |
15 |
|
12 |
20 |
18 |
2, Вт/(м2 К) |
7 |
9 |
10 |
7 |
9 |
10 |
7 |
|
9 |
10 |
7 |
Тип |
Пробковая |
Стекло- |
Минераловат- |
Войлок |
Шлаковая |
||||||
изоляции |
плита |
войлок |
ная плита |
шерстяной |
вата |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв1 , oC |
5 |
7 |
10 |
12 |
15 |
17 |
20 |
|
22 |
25 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв2 , oC |
–10 |
–12 |
–14 |
–16 |
–18 |
–20 |
–10 |
|
–12 |
–14 |
–16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36
Задача 4. Внутри стальной трубы, наружный диаметр которой dнар и толщина стенки ст, движется трансформаторное масло с температурой tж1. Труба расположена в помещении с температурой tж2. Коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней поверхности трубы
1, от поверхности трубы к воздуху |
2. Для снижения тепловых по- |
терь трубу покрывают слоем бетона |
б. |
Определить линейную плотность теплового потока через трубу без бетона и при его наличии. Найти максимальное значение коэффициента теплопроводности такой изоляции, накладываемой на трубу, чтобы при любой ее толщине теплопотери были меньше, чем для неизолированной трубы.
|
Коэффициенты теплопроводности: стали |
ст = 45 Вт/(м К), бе- |
|||||||||
тона б = 1,3 Вт/(м К). Значение коэффициента теплоотдачи |
2 счи- |
||||||||||
тать постоянным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют |
||||||||||
по последней цифре шифра: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ ва- |
dнар, |
ст, |
|
б, |
tж1, |
tж2, |
1, |
|
2, |
|
|
рианта |
мм |
мм |
|
мм |
°C |
°C |
Вт/(м2 К) |
Вт/(м2 К) |
|
|
|
0 |
30 |
1,5 |
|
30 |
60 |
10 |
500 |
|
5 |
|
|
1 |
36 |
1,5 |
|
40 |
80 |
15 |
600 |
|
6 |
|
|
2 |
42 |
2,0 |
|
50 |
100 |
20 |
700 |
|
7 |
|
|
3 |
52 |
2,0 |
|
60 |
120 |
25 |
800 |
|
8 |
|
|
4 |
56 |
2,5 |
|
40 |
100 |
10 |
900 |
|
10 |
|
|
5 |
30 |
1,5 |
|
50 |
60 |
10 |
1000 |
|
5 |
|
|
6 |
36 |
1,5 |
|
60 |
80 |
15 |
1100 |
|
6 |
|
|
7 |
42 |
2,0 |
|
60 |
100 |
20 |
1200 |
|
7 |
|
|
8 |
52 |
2,0 |
|
80 |
120 |
25 |
1300 |
|
8 |
|
|
9 |
56 |
2,5 |
|
80 |
100 |
10 |
1400 |
|
10 |
|
37
КУРСОВАЯ РАБОТА
Холодильный агент кипит (конденсируется) при температуре насыщения tн на трубах теплообменных аппаратов. Внутри трубы испарителя (конденсатора) движется хладоноситель – водный раствор NaCl или CaCl2 (вода) со скоростью W. Температура хладоносителя (воды) на входе в аппарат t1, на выходе t2. Тепловая нагрузка аппарата Q = 0,3 МВт.
Определить средний логарифмический температурный напор, коэффициенты теплоотдачи со стороны холодильного агента и хладоносителя (воды в конденсаторе), плотность теплового потока, коэффициент теплопередачи и площадь теплопередающей поверхности испарителя (конденсатора).
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра.
Параметры |
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
Тип |
|
Конденсатор |
|
|
|
Испаритель |
|
|||||
аппарата |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хладоноситель |
|
|
Вода |
|
|
|
Раствор |
Раствор |
|
|||
|
|
|
|
|
NaCl |
CaCl2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
W, м/с |
2,2 |
1,7 |
1,4 |
1,5 |
|
1,3 |
2,2 |
1,6 |
2,2 |
|
2,5 |
3,2 |
t1, ºC |
22 |
32 |
12 |
22 |
|
30 |
–12 |
–2 |
–23 |
|
–13 |
–3 |
t2, ºC |
24 |
34 |
14 |
24 |
|
34 |
–15 |
–5 |
–25 |
|
–15 |
–5 |
Холодильный |
Аммиак |
|
|
|
R22 |
|
|
Аммиак |
|
|||
агент |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tн, ºC |
30 |
40 |
20 |
30 |
|
40 |
–20 |
–10 |
–30 |
|
–20 |
–10 |
Материал труб |
Сталь |
Медь |
|
Сталь |
Медь |
Сталь |
|
|||||
d , мм |
20 |
2 |
16 |
1 |
|
22 2 |
15 |
1,5 |
30 |
2,5 |
|
|
38
П Р И Л О Ж Е Н И Я
П р и л о ж е н и е 1
Термодинамические свойства хладагента R22 на линиях кипения и конденсации
tн , |
pн , |
' , |
" , |
h' , |
h" , |
r , |
s' , |
s'' , |
С |
МПа |
3 |
3 |
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/(кг К) |
кДж/(кг К) |
м /кг |
м /кг |
|
|
|
|
|
||
110 |
0,000729 |
1595 |
0,04655 |
379,0 |
654,0 |
275,0 |
0,4366 |
2,1226 |
100 |
0,001990 |
1569 |
0,1198 |
389,7 |
658,8 |
269,1 |
0,5003 |
2,0547 |
90 |
0,004779 |
1543 |
0,2726 |
400,4 |
663,7 |
263,3 |
0,5604 |
1,9979 |
80 |
0,01033 |
1517 |
0,5603 |
411,1 |
668,5 |
257,4 |
0,6173 |
1,9501 |
70 |
0,02042 |
1490 |
1,058 |
421,9 |
673,4 |
251,5 |
0,6716 |
1,9098 |
60 |
0,03747 |
1463 |
1,863 |
432,7 |
678,7 |
245,5 |
0,7236 |
1,8755 |
50 |
0,06453 |
1435 |
3,092 |
443,6 |
683,0 |
239,4 |
0,7735 |
1,8463 |
40 |
0,1053 |
1406 |
4,884 |
454,6 |
687,6 |
233,0 |
0,8216 |
1,8211 |
30 |
0,1640 |
1377 |
7,398 |
465,7 |
692,2 |
226,5 |
0,8681 |
1,7994 |
20 |
0,2455 |
1347 |
10,82 |
477,0 |
696,5 |
219,5 |
0,9132 |
1,7803 |
10 |
0,3550 |
1318 |
14,85 |
488,4 |
700,6 |
212,2 |
0,9571 |
1,7635 |
0 |
0,4981 |
1282 |
21,28 |
500,0 |
704,4 |
204,4 |
1,0000 |
1,7484 |
10 |
0,6809 |
1248 |
28,87 |
511,8 |
707,9 |
196,1 |
1,0420 |
1,7346 |
20 |
0,9097 |
1211 |
38,53 |
523,9 |
711,0 |
187,1 |
1,0834 |
1,7216 |
30 |
1,1913 |
1172 |
50,76 |
536,4 |
713,7 |
177,3 |
1,1244 |
1,7091 |
40 |
1,5327 |
1130 |
66,25 |
549,3 |
715,7 |
166,4 |
1,1653 |
1,6966 |
50 |
1,9418 |
1083 |
86,02 |
562,8 |
716,9 |
154,1 |
1,2067 |
1,6835 |
60 |
2,4267 |
1031 |
111,7 |
577,2 |
717,1 |
139,9 |
1,2492 |
1,6690 |
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
Окончание прил. 1
tн , |
pн , |
|
' , |
|
|
" , |
|
|
h' , |
|
|
h" , |
|
r , |
|
s' , |
|
s'' , |
|
|
|
||||||
С |
МПа |
|
3 |
|
|
|
3 |
|
|
кДж/кг |
|
кДж/кг |
|
кДж/кг |
|
кДж/(кг К) |
кДж/(кг К) |
|
|
||||||||
|
м /кг |
|
|
м /кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
70 |
|
2,9970 |
|
970,2 |
|
|
146,3 |
|
592,85 |
|
715,68 |
|
122,83 |
1,2936 |
|
1,6516 |
|
|
|||||||||
80 |
|
3,6640 |
|
894,1 |
|
|
196,2 |
|
610,46 |
|
711,55 |
|
101,09 |
1,3422 |
|
1,6284 |
|
|
|||||||||
90 |
|
4,4424 |
|
780,3 |
|
|
283,1 |
|
632,44 |
|
701,17 |
|
68,73 |
1,4009 |
|
1,5902 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и л о ж е н и е 2 |
|
|
|||||
|
|
Теплофизические свойства хладагента R22 на линиях кипения и конденсации |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
t, |
|
η' 106 , |
η" 106 , |
|
ν' 106 , |
|
ν" 106 , |
|
λ' 103 , |
|
λ" 103 , |
a' 106 , |
|
a" 106 , |
|
Pr |
' |
|
Pr |
" |
|
||||||
°C |
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
Па с |
|
Па с |
|
м /с |
|
м /с |
|
|
Вт/(м К) |
|
Вт/(м К) |
м /с |
|
м /с |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
–40 |
|
338,7 |
10,19 |
|
0,2392 |
|
2,0839 |
|
|
115,0 |
|
6,66 |
|
0,0722 |
|
2,3481 |
|
3,311 |
|
0,887 |
|||||||
–35 |
|
314,2 |
10,42 |
|
0,2244 |
|
1,7251 |
|
|
112,6 |
|
7,01 |
|
0,0706 |
|
1,9538 |
|
3,178 |
|
0,884 |
|||||||
–30 |
|
294,5 |
10,66 |
|
0,2127 |
|
1,4406 |
|
|
110,2 |
|
7,37 |
|
0,0694 |
|
1,6380 |
|
3,061 |
|
0,879 |
|||||||
–25 |
|
276,8 |
10,90 |
|
0,2023 |
|
1,2138 |
|
|
107,9 |
|
7,47 |
|
0,0684 |
|
1,3791 |
|
2,955 |
|
0,879 |
|||||||
–20 |
|
260,4 |
11,15 |
|
0,1927 |
|
1,0305 |
|
|
105,5 |
|
8,12 |
|
0,0676 |
|
1,1689 |
|
2,849 |
|
0,881 |
|||||||
–15 |
|
245,3 |
11,39 |
|
0,1838 |
|
0,8809 |
|
|
103,1 |
|
8,51 |
|
0,0669 |
|
0,9958 |
|
2,746 |
|
0,884 |
|||||||
–10 |
|
231,4 |
11,66 |
|
0,1755 |
|
0,7591 |
|
|
100,8 |
|
8,91 |
|
0,0662 |
|
0,8518 |
|
2,649 |
|
0,891 |
|||||||
–5 |
|
218,9 |
11,93 |
|
0,1683 |
|
0,6580 |
|
|
98,4 |
|
9,32 |
|
0,0651 |
|
0,7322 |
|
2,577 |
|
0,898 |
|||||||
0 |
|
208,0 |
12,21 |
|
0,1621 |
|
0,5738 |
|
|
95,7 |
|
9,75 |
|
0,0641 |
|
0,6320 |
|
2,528 |
|
0,907 |
|||||||
5 |
|
198,2 |
12,48 |
|
0,1566 |
|
0,5024 |
|
|
93,4 |
|
10,19 |
|
0,0630 |
|
0,5476 |
|
2,485 |
|
0,917 |
|||||||
10 |
|
188,4 |
12,74 |
|
0,1510 |
|
0,4420 |
|
|
91,2 |
|
10,65 |
|
0,0618 |
|
0,4762 |
|
2,442 |
|
0,928 |
|||||||
15 |
|
179,0 |
13,06 |
|
0,1456 |
|
0,3910 |
|
|
89,1 |
|
11,12 |
|
0,0605 |
|
0,4151 |
|
2,405 |
|
0,942 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|