Контрольная работа по "Теплофизике"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВО ТвГТУ)

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности и экология»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Теплофизика»
Вариант № 2

Выполнил студент        3 курса группы Б.ТБ.БТПП-23.57 ИДПО        

Специальность        20.03.01 – Техносферная безопасность        

        Бабяков Николай Владимирович        

Работу проверил:         доцент Кафедры «Общая физика»        
        Иванов Григорий Николаевич         

Тверь 2026

Содержание

Задача 1.2        3

Задача 2.2        6

Задача 3.2        8

Задача 4.2        10

Задача 1.2

Жидкостный термостат с мешалкой имеет металлический корпус, толщина стенки которого равна ; снаружи проложен слой теплоизоляции толщиной . Для поддержания внутри термостата постоянной температуры  используется нагреватель. Какой должна быть мощность этого нагревателя, если термостат находится в помещении с температурой воздуха  ? Какова при этом будет температура внешней поверхности изоляции? Коэффициент теплообмена внутренней поверхности корпуса с жидкостью принять равным , а внешней поверхности изоляции с воздухом . Площади внешней и внутренней поверхностей считать одинаковыми и равными .[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

[pic 24]

Решение;

 – коэффициент теплопроводности из таблицы теплофизических свойств веществ[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

1. Расчёт полного термического сопротивления  [pic 28]

Теплоотдача от жидкости к стенке [pic 29][pic 30]

Теплопроводность стальной стенки        [pic 31][pic 32]

Теплопроводность слоя изоляции           [pic 33][pic 34]

Теплоотдача от изоляции к воздуху        [pic 35][pic 36]

 Подставляем

 [pic 37][pic 38]

 [pic 39][pic 40]

 [pic 41][pic 42]

 [pic 43][pic 44]

 Суммарное сопротивление;

0,005+0,00008620+0,1785+0,0667=0,2502[pic 45][pic 46]

1. Мощность нагревателя;

[pic 47]

 63,94Вт[pic 48]

1. Температура внешней поверхности изоляции;

[pic 49]

[pic 50]

[pic 51]

Подставляем;

[pic 52]

Ответ: Мощность нагревателя равна 63,94 Вт, Температура на поверхности теплоизоляции .[pic 53]

Задача 2.2

Найти установившееся температурное поле плоской стенки толщиной , если на одной ее поверхности происходит теплообмен со средой, имеющей температуру , а на другой – со средой при температуре . Рассчитать температуры поверхности стенки, принимая коэффициенты теплоотдачи у поверхностей равным  и . [pic 54][pic 55][pic 56][pic 57][pic 58]

Изобразим сечение плоской стенки и запишем исходные данные

[pic 70]

Задача относится к стационарному теплопереносу через плоскую стенку с граничными условиями третьего рода (теплообмен с окружающей средой).

1.Левая поверхность стенки (x=0): теплообмен со средой =−10 ∘C с теплоотдачей  ​=5 Вт/(⋅К):[pic 71][pic 72][pic 73]

[pic 74]

2.Правая поверхность стенки (x=x): теплообмен со средой =20 ∘C с теплоотдачей  ​=6 Вт/(⋅К):[pic 75][pic 76][pic 77]