Камера сгорания выполнена из шамотного кирпича (λК=0,9 Вт/(м∙К)) толщиной δК = 250 мм. Снаружи стенки камеры изолированы двойным слоем изоляции. Первый слой изоляции (λИ31 = 0,08 Вт/(м∙К)) толщиной δИ31 = 195 мм, второй наружный слой изоляции (λИ32 = 0,15 Вт/(м∙К)) толщиной δИ32 = 155 мм. Температура газов в камере сгорания tж1 °С, температура воздуха в помещении tж1 °С, температура внутреннего слоя изоляции tст1 = 11700С, температура на границе слоёв изоляции tст3 = 3900С . Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к кирпичной стенке α1 = 80Вт/(м2∙К), а от наружной поверхности изоляции к воздуху помещения α2 = 10 Вт/(м2∙К).
Определить коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока (если она не задана), температуры теплоносителей и температуры на границе слоев обмуровки, считая контакт между слоями идеальным.
Определить также термические сопротивления теплоотдачи и теплопроводности для каждого слоя (Rt) и соответствующие им перепады температур (∆t).
Изобразить графически изменение температуры по толщине слоев и в пограничных слоях. Масштаб по толщине слоев и по температуре выбрать самостоятельно.
Решение
1.Определяем термические сопротивления R слоёв:
Rα1 = 1/α1= 1/80 = 0,0125 м2*К/Вт;
RλК = δК/λК= 0,25/0,9 = 0,278 м2*К/Вт;
RλИЗ1 = δИЗ1/λИЗ1= 0,195/0,08 = 2,438 м2*К/Вт;
RλИЗ2 = δИЗ2/λИЗ2= 0,155/0,15 = 1,033 м2*К/Вт;
Rα2 = 1/α2= 1/10 = 0,1м2*К/Вт.
2.Коэффициент теплопередачи k:
k = 1/(Rα1 + RλК + RλИЗ1 + RλИЗ2 + Rα2) = 1/(0,0125 + 0,278 + 2,438 + 1,033 + +0,1) = 0,259 Вт/(м2*К).
3.Плотность теплового потока:
q = (tСТ1 – tCT3)/(RλК + RλИЗ1) =
= (1170 - 390)/(0,278 + 2,438) = 287,19 Вт/м2.
4.Температуры теплоносителей и температуры на границе слоев обмуровки:
tж1 = tСТ1 + q/α1 = 1170 + 287,19/80 = 11740С;
tСТ1 = 11700C;
tСТ2 = tCT1 – q*RλК = 1170 – 287,19*0,278 = 10900C;
tСТ3 = 3900C;
tСТ4 = tCT3 – q*RИЗ2 = 390 – 287,19*1,033 = 550C;
tЖ2 = tСТ4 - q*Rα2 = 55 - 287,19*0,1 = 26,20C.
5.Перепады температур (∆t) для каждого слоя:
q = (tCT1 – tCT2)/RλK = ∆t1/RλK → ∆t1 = q*RλK = 287,19*0,278 = 79,80С;
q = (tCT2 – tCT3)/RλИЗ1 = ∆t2/RλИЗ1 → ∆t2 = q*RλИЗ1 = 287,19*2,438 = 700,20С;
q = (tCT3 – tCT4)/RλИЗ2 = ∆t3/RλИЗ2 → ∆t3 = q*RλИЗ2 = 287,19*1,033 = 296,70С.
Результаты расчетов
Вариант k
Вт/( м2∙К) q, Вт/м2 tж1, °С tс1, °С tс2, °С tс3, °С tс4, °С tж2 0С
7 0,259 287,19 1174 1170 1090 390 55 26,2
Изменение температуры по толщине слоев и в пограничных слоях
3158490259080tс2
00tс2
197739030480tс1
00tс1
88201530480tж1
00tж1
60960196215t,0C
00t,0C
48063151999615tс4
00tс4
54914802171700tж2
00tж2
4718685242760500401574017621250040062151200150tс3
00tс3
31108653524250019818352184400010801351555750047053501441450039852601365250030994351460500019564351346200054902102967990δ,мм
00δ,мм
4008755295275δиз2
00δиз2
2234565292100δст
00δст
4015740180975003091815171450003289935291465δиз1
00δиз1
195643517399000
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
