Контрольная работа по "Теплотехнике"

1. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного кирпича, между которыми расположена засыпка из диатомита. Толщина шамотного слоя δ1=130 мм, диатомитовой засыпки δ2=50 мм и красного кирпича δ3=275 мм.

Коэффициенты теплопроводности материалов соответственно равны:

λ1 = 0,93 Вт/(м·К), λ2 = 0,13 Вт/(м·К), λ3 = 0,7 Вт/(м·К). Какой толщины следует сделать слой из красного кирпича δ3-2 , если отказаться от применения засыпки из диатомита, чтобы тепловой поток, через обмуровку оставался неизменным.

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5].

2. Определить тепловой поток через 1 м2 кирпичной стены помещения толщиной δ=505 мм с коэффициентом теплопроводности λ=0,8 Вт/(м·К). Температура воздуха внутри помещения tв1=27°С; коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α1=6,6 Вт/(м2·К); температура наружного воздуха tв2= - 25 °С; коэффициент теплоотдачи от наружней поверхности стены, обдуваемой ветром α2=24 Вт/(м2·К). Вычислить также температуры на поверхностях стены tс1 и tс2.

Согласно уравнение теплопередачи через плоскую стенку, плотность теплового потока вычисляем

[pic 6],

где tж1, tж2 – температура воздуха внутри помещения и снаружи,

k – коэффициент теплопередачи, который характеризует интенсивность теплопередачи

[pic 7],

где α1, α2 – коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности т от наружной поверхности обдуваемой ветром.

[pic 8] Вт/(м2·К).

[pic 9]Вт/м2.

Согласно закона Ньютона – Рихмана

[pic 10]

[pic 11] °С.

[pic 12]

[pic 13] °С. 

3.  На складе оборудования имеется кожухотрубчатый теплообменник, состоящий из 19 труб диаметром 18×2 мм и длиной 1,2 м. Достаточна ли поверхность для конденсации насыщенного пара этилового спирта в количестве G=390 кг/час, если принять коэффициент теплопередачи равным 700 Вт/(м2·К), начальная температуру воды t1=12 °С, а конечную  t2=28 °С. Конденсация спирта предполагается при атмосферном давлении, жидкий спирт отводится при температуре конденсации равной 78 °С.

Решение

1. Определим площадь поверхности теплопередачи имеющегося аппарата

[pic 14],

где n – число труб трубного пучка;

d – внутренний диаметр трубы,

l – длина труб.

[pic 15]м2.

1. Для вычисления требуемой поверхности теплопередачи надо найти тепловую нагрузку на аппарат и среднюю разность температур. По справочнику находим температуру конденсации этилового спирта при атмосферном давлении 78°С. Округлив эту температуру до ближайшего кратного 10°С значения, найдём теплоту конденсации

[pic 16]

1. Средняя разность температур

                                               78           изотерма               78[pic 17]

                                               28                                          12        

                               [pic 18]

                                Δtм =50                                 Δtб =66

                [pic 19]

[pic 20] К.

1.  Тепловая нагрузка на аппарат

Q=G1·r1

Q=390/3600·851=92,2 кВт.

1. Требуемая площадь поверхности теплопередачи без учёта потерь теплоты в окружающую среду

                [pic 21]