Задача 1

По стальной трубе, внутренний и внешний диаметры которой соответственно d₁ = 150 мм и d₂ = 162 мм, с заданным коэффициентом теплопроводности λ = 40 Вт/м*К, течет газ со средней температурой t₁ = 1200˚С; коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α₁ = 32 Вт/м²*К. Снаружи труба охлаждается водой со средней температурой t_в = 160˚С; коэффициент теплоотдачи от стенки к воде α₂ = 5800 Вт/м²*К.

Определить:

Коэффициент теплопередачи от газа к воде;
Тепловой поток на один метр длины трубы;
Температуры поверхностей трубы;
Температуру внешней поверхности трубы, если она покрылась слоем накипи толщиной δ = 2 мм, коэффициент теплопроводности которой задан в условии (0,8 Вт/м*К).

Задача 2

Определить потери теплоты в единицу времени с горизонтально расположенной цилиндрической трубы диаметром d = 300 мм и длиной 2,5 м в окружающую среду, если температура стенки трубы t_с = 200 ⁰С, а температура воздуха t_в = 10⁰С. Конвекция вынужденная. Скорость воздуха 10 м/с.

Для определения коэффициента теплоотдачи использовать критериальные уравнения теплоотдачи при поперечном обтекании.

Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре.

Лучистым теплообменом пренебречь.

Задача 3

Определить поверхность нагрева рекуперативного воздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях G_v = 40000 м³/час , средний коэффициент теплопередачи от воздуха к воде К = 23 Вт/(м²*К), начальные и конечные температуры воздуха и воды соответственно равны t₁’ = 340⁰С , t₁’’ = 140⁰С , t₂’ = 50⁰С, t₂’’ = 130⁰С. Определить расход воды G_в, кг/час через теплообменник. Изобразить графики изменения температур теплоносителей для обеих схем их движения. Ответить на вопросы: какие преимущества противоточной схемы теплообменника по сравнению с прямоточной? как изменился бы коэффициент теплопередачи К, если воду заменить воздухом?

Задачи