Паропровод диаметром d2d1 покрыт слоем совелитовой изоляции толщиной δ2
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Паропровод диаметром d2d1 покрыт слоем совелитовой изоляции толщиной δ2, мм. Коэффициенты теплопроводности материала трубы λ1, изоляции λ2= 0,1 Вт/(м·К). Температуры пара tж1 и окружающего воздуха tж2, °С. Требуется определить линейный коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2·K), линейную плотность теплового потока q, Вт/м и температуру наружной поверхности паропровода t3, °С.
Дано:
d1=150 мм=0,15 м;
d2=160 мм=0,16 м;
δ2=130 мм=0,13 м;
λ1=45 Вт/м∙К;
λ2=0,1 Вт/м∙К;
tж1=180 ℃;
tж2=25 ℃;
α1=200 Вт/м2∙К;
α2=30 Вт/м2∙К;
Найти:
k,q, t3-?
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
q=98,314 Вт/м; k=0,202 Вт/м∙К; t3=47,75 ℃.
Решение
1. Линейную плотность теплового потока можно определить по уравнению:
q=π∙k∙∆T,
где k - коэффициент теплопередачи через двухслойную стенку, Вт/м∙К
∆T - разность температур между горячим и холодным теплоносителями, К.
∆T=tж1-tж2=180-25=155 К.
2. Коэффициент теплопередачи через двухслойную цилиндрическую стенку определим по формуле:
k=11α1∙d1+12λ1∙lnd2d1+12λ2∙lnd3d2++1α2∙d3,
где α1, α2- коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю, Вт/м2∙К;
λ1- коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/м∙К;
λ2- коэффициент теплопроводности материала изоляции, Вт/м∙К;
d1,d2- внутренний и наружный диаметры цилиндрической стенки, м;
d3- наружный диаметр изоляции трубы, м;
Определим наружный диаметр изоляции трубы:
d3=d2+2∙δ=0,16+2∙0,13=0,42 м.
3. Рассчитаем коэффициент теплопередачи через двухслойную цилиндрическую стенку:
k=11α1∙d1+12λ1∙lnd2d1+12λ2∙lnd3d2++1α2∙d3==11200∙0,15+12∙45∙ln0,160,15+12∙0,1∙ln0,420,16+130∙0,42==0,202 Вт/м∙К.
4
. Рассчитаем линейную плотность теплового потока:
q=π∙k∙∆T=3,14∙0,202∙155=98,314 Вт/м.
5. Температуру на внешней поверхности изоляции определим из формулы теплоотдачи от изолированной трубы к воздуху.
q=α2∙π∙d3∙t3-tж2;
t3=qα2∙π∙d3+tж2=98,31430∙3,14∙0,42+25=47,75 ℃.
Ответ: q=98,314 Вт/м; k=0,202 Вт/м∙К; t3=47,75 ℃.
Вопросы:
1. Сформулируйте закон теплопроводности Фурье и дайте его математическое выражение:
Закон теплопроводности Фурье:
Количество тепла передаваемое посредством теплопроводности через элемент поверхности, перпендикулярный тепловому потоку, прямопропорционально температурному градиенту, поверхности и времени.
dQ=-λ∙∂t∂n∙dF∙dτ.
2. Какой физический смысл коэффициента теплопроводности?
Коэффициент теплопроводности – это количество тепла, протекающего в единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при перепаде температуры в 1ºК на единицу длины.
Размерность коэффициента λ, Вт/м∙К.
3
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
