Контрольная работа по теплотехнике и гидравлике





Задача 1 (вариант 1). Стальной трубопровод диаметром с коэффициентом теплопроводности покрыт изоляцией в два слоя одинаковой толщиной . Первый слой изоляции, накладываемый на поверхность трубы, выполнен из материала с коэффициентом теплопроводности , второй слой – из материала с коэффициентом теплопроводности .

Температура внутренней поверхности трубы , температура наружной поверхности изоляции .

Определить тепловые потери с единицы длины трубы.

 

Исходные данные: ,

 

Погонный тепловой поток (тепловой поток на один метр длины трубы) при теплопередаче через трехслойную цилиндрическую стенку определяется по формуле

,

где – внутренний диаметр трубы,

– внешний диаметр трубы,

– внешний диаметр первого слоя изоляции,

– внешний диаметр второго слоя изоляции,

– температура внутренней поверхности трубы,

– температура наружного слоя изоляции,

, , – коэффициенты теплопроводности материала стенки трубы и слоев изоляции. Т. е.

.

Т. е. тепловые потери с единицы длины трубы будут равны .

Задача 2 (вариант 1). Плотность теплового потока через плоскую стенку толщиной равна . Определить разность температур на поверхности стенки и численные значения градиента температуры в стенке, если она выполнена:

а) из латуни ,

б) из красного кирпича ,

в) из пробки .

 

Исходные данные: .

 

Плотность теплового потока (количество теплоты, проходящее через единицу площади за единицу времени) через плоскую стенку толщиной при граничных условиях первого рода определяется по формуле

, (1)

где и – температуры поверхностей стенки, – коэффициент теплопроводности материала стенки, – толщина стенки. Пусть

– разность температур поверхностей стенки, тогда из равенства 1 получим

.

Для стенки из латуни получим

,

для стенки из красного кирпича получим

,

для стенки из пробки получим

.

Согласно закону Фурье плотность теплового потока определяется по формуле

, (2)

где – градиент температуры. Вектор считается положительным, если он направлен в сторону вектора теплового потока . Поэтому в формуле (2) стоит знак минус. Из равенства (2) получим

.

Для стенки из латуни получим

,

для стенки из красного кирпича получим

,

для стенки из пробки получим

.

Задача 3 (вариант 2). Определить плотность теплового потока, излучаемого абсолютно черным телом, если его температура .

 

Исходные данные: .

 

Плотность лучистого теплового потока абсолютно черного тела определяется законом Стефана-Больцмана по формуле

где

– коэффициент излучения абсолютно черного тела,

– абсолютная температура тела.

Т. е.

,

.

 

Задача 4 (вариант 2). Кирпичная стена помещения толщиной в два кирпича ( ), коэффициент теплопроводности которой , с внутренней поверхности соприкасается с воздухом, смеющим температуру , коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки . Температура наружного воздуха , коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены, обдуваемой ветром, . Определить плотность теплового потока, уходящего из помещения, а также температуры и на поверхности стенки.

 

Исходные данные: .

 

Коэффициент теплопередачи через плоскую стенку рассчитывается по формуле

,

т. е.

Плотность теплового потока, уходящего из помещения (тепловой поток через единицу площади стенки) определим по формуле

,

т. е.

.

Температуры стенок найдем по формулам

,

,

т. е.

,

.

Задача 5 (вариант 7). Поверхность нагрева парогенератора выполнена из труб с внутренним диаметром и наружным . Температура дымовых газов, омывающих трубу снаружи, , коэффициент теплоотдачи от газов к наружной поверхности трубы . Температура кипящей воды внутри труб , коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубы к воде . Коэффициент теплопроводности материала стенки трубы .

В процессе эксплуатации поверхность нагрева парогенератора со стороны дымовых газов покрылась слоем сажи толщиной ( ), и со стороны воды слоем накипи толщиной ( ). Сравнить теплопередачу через чистую стенку трубы и через загрязненную стенку.

 

Исходные данные: , .

 

Коэффициент теплопередачи k через однослойную цилиндрическую стенку определяется по формуле

,

где , – коэффициенты теплоотдачи,

– внутренний диаметр трубы,

– внешний диаметр трубы,

– коэффициент теплопроводности материала стенки.

.

Погонный тепловой поток при теплопередаче через цилиндрическую стенку определяется по формуле

,

т. е. погонный тепловой поток через чистую стенку

.

Коэффициент теплопередачи k через трехслойную цилиндрическую стенку определяется по формуле

,

где , – коэффициенты теплоотдачи,

– внутренний диаметр трубы с накипью,

– внутренний диаметр трубы,

– наружный диаметр трубы,

– наружный диаметр трубы с сажей,

– коэффициент теплопроводности накипи,

– коэффициент теплопроводности материала стенки,

– коэффициент теплопроводности сажи.

Погонный тепловой поток через загрязненную стенку

.

.

Теплопередача через загрязненную стенку почти в два с половиной раза меньше сем через чистую стенку.

Задача 6 (вариант 7). К отопительной системе, состоящей из котла, радиаторов, трубопроводов присоединен расширительный сосуд, который служит для аккумулирования объема воды при изменении ее температуры.

Сколько воды дополнительно уйдет в расширительный сосуд при нагревании воды от до . Объем воды в системе .

 

Исходные данные: , .

 

Пусть – плотность воды при температуре , а – объем воды в системе при этой температуре. Тогда масса воды в системе

.

Пусть также – плотность воды при температуре , а – объем воды в системе при этой температуре. Тогда

.

Объем воды, дополнительно ушедшей в расширительный сосуд, будет равен

.

Плотность воды при температуре найдем по формуле

,

где – плотность воды при температуре (из прилагаемой таблицы), , – коэффициент температурного расширения. Т. е.

,

а плотность воды при температуре (из той же таблицы)

.

Если объем воды в системе при температуре

то

.

Масса воды, дополнительно ушедшей в расширительный сосуд, будет равна

.

 

 

 

Задача 7 (вариант 15). Вентиляционная труба диаметром имеет длину . Определить давление, которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе, составляет . Шероховатость труб . Давление на выходе атмосферное. Местных сопротивлений по пути не имеется. Температура воздуха .

 

Исходные данные: .

 

Сжимаемостью воздуха пренебрегаем. Плотность воздуха при температуре (из прилагаемой таблицы)

,

его кинематическая вязкость (из той же таблицы)

.

Скорость потока воздуха найдем через объемный расход и площадь сечения трубы

.

Найдем число Рейнольдса потока

.

Течение турбулентное ( ), Найдем предельные числа Рейнольдса

, .

Так как , коэффициент гидравлического трения найдем по формуле Альтшуля

.

Потери давления по длине трубопровода найдем по формуле Дарси

.

Будем считать, что труба горизонтальная. Тогда уравнение Бернулли, записанное для двух сечений трубы (выход из вентилятора и выход из трубы) будет иметь вид

. (1)

Здесь – атмосферное давление, – давление, создаваемое вентилятором, – скорость потока на выходе из вентилятора, – скорость потока на выходе из трубы, и – коэффициенты Кориолиса. Из равенства (1) получим

.

При турбулентном режиме течения коэффициент Кориолиса , тогда

.

 

 

Кинематическая вязкость ν*106, м2

 

 

Задача 8 (вариант 15). Определить потери давления на трение в стальных воздуховодах круглого, квадратного, треугольного (равносторонний треугольник) сечений при равных длине, площади живого сечения и скорости движения воздуха.

Длина трубы , температура воздуха , скорость движения , площадь сечения , шероховатость труб .

 

Исходные данные: , , .

 

Сжимаемостью воздуха пренебрегаем. Плотность воздуха при температуре (из прилагаемой таблицы)

,

его кинематическая вязкость (из той же таблицы)

.

Рассмотрим трубу круглого сечения. Диаметр трубы найдем через площадь живого сечения

.

Найдем число Рейнольдса потока

.

Течение турбулентное ( ),Найдем предельные числа Рейнольдса

, .

Так как , коэффициент гидравлического трения найдем по формуле Альтшуля

.

Потери давления на трении по длине трубопровода найдем по формуле Дарси

.

Рассмотрим трубу квадратного сечения. Сторону квадрата найдем через площадь живого сечения

.

Смоченный периметр

,

гидравлический радиус

.

Найдем число Рейнольдса потока в квадратном канале

.

Течение турбулентное ( ), Найдем предельные числа Рейнольдса

, .

Так как , коэффициент гидравлического трения найдем по формуле Альтшуля

.

Потери давления на трении по длине трубопровода найдем по формуле Дарси для некруглых труб

.

Рассмотрим трубу треугольного сечения. Сторону равностороннего треугольника найдем через площадь живого сечения

.

Смоченный периметр

,

гидравлический радиус

.

Найдем число Рейнольдса потока в треугольном канале

.

Течение турбулентное ( ), Найдем предельные числа Рейнольдса

, .

Так как , коэффициент гидравлического трения найдем по формуле Альтшуля

.

Потери давления на трении по длине трубопровода найдем по формуле Дарси для некруглых труб

.

 

 

Кинематическая вязкость ν*106, м2

 





Читайте также:
Обряды и обрядовый фольклор: составляли словесно-музыкальные, дра­матические, игровые, хореографические жанры, которые...
Романтизм: представители, отличительные черты, литературные формы: Романтизм – направление сложившеесяв конце XVIII...
Какие слова найти родителям, чтобы благословить молодоженов?: Одной из таких традиций является обязательная...
Задачи и функции аптечной организации: Аптеки классифицируют на обслуживающие население; они могут быть...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.081 с.