pobierz
Transkrypt
pobierz
WYMIANA CIEPŁA – zadania przykładowe Zadania przykładowe z przedmiotu WYMIANA CIEPŁA na II roku studiów IŚ PW Zad. 1 Obliczyć gęstość strumienia ciepła, przewodzonego przez ściankę płaską o grubości e=10cm, jeżeli ustaliła się na niej różnica temperatur ∆t=10K, a wykonana ona jest z: 1. miedzi technicznej λ=370 W/mK 2. stali węglowej λ=60 W/mK 3. betonu λ=1,25 W/mK 4. cegły czerwonej λ=0,75 W/mK 5. wełny mineralnej λ=0,05 W/mK ODP: q1=37000 W/m2, q2=6000 W/m2, q3=125 W/m2, q4=75 W/m2, q5=5 W/m2. Zad. 2 Dla danych jak w zadaniu 1 obliczyć grubości ścianek w przypadkach 1, 2, 4, 5, przy których gęstość strumienia przewodzonego ciepła będzie taka sama, jak dla ścianki betonowej. ODP: e1=29,6m, e2=4,8m, e4=0,06m, e5=0,004m. Zad. 3 Rurociąg o średnicy zewnętrznej d1=80mm postanowiono zaizolować dwiema warstwami izolacji o jednakowej grubości e=40mm, przy czym λa=0,6 W/mK, λb=0,16 W/mK, a temperatury na skrajnych powierzchniach wynoszą: t1=520°C i t3=40°C. Obliczyć jednostkowy strumień ciepła oraz temperaturę t2 na styku izolacji, jeżeli ułoży się ją w kolejności a-b i b-a. Narysować rozkłady temperatur. ODP: qla-b=817 W/m, qlb-a=602,2 W/m, t2a-b=370,1°C, t2b-a=106,0°C. Zenon Spik -Wymiana Ciepła 2004r. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com WYMIANA CIEPŁA – zadania przykładowe Zad. 4 Płaską ściankę pieca zbudowano z trzech warstw: wewnętrznej, wykonanej z szamotu (λ=1,3 w/mK), środkowej wykonanej z cegły izolacyjnej (λ=0,4 W/mK) o grubości e=24cm i zewnętrznej wykonanej z cegły budowlanej (λ=0,75W/mK) o grubości e=12cm. Temperatura wewnętrznej powierzchni ścianki wynosi t1=1200°C, a zewnętrznej t4=50°C. Obliczyć: a) jaka powinna być minimalna grubość warstwy szamotu, aby temperatura cegły izolacyjnej nie przekroczyła 950°C. b) jednostkowy strumień q strat ciepła przez ściankę pieca. ODP: e1min=0,274m, q=1184 W/m2. Zad. 5 Dla danych jak w zad. 4 obliczyć grubość e’ warstwy szamotu, jeżeli pomiędzy warstwami wewnętrzną i środkową znajduje się szczelina powietrza o grubości e=1cm, o zastępczym współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,15 W/mK. ODP: e’=0,187m. Zad. 6 Obliczyć strumień ciepła przejmowanego z powierzchni pieca o wymiarach 500x710x1120mm (szerxdługxwys). Temperatura powierzchni ścianki pieca wynosi ts=90°C. Temperatura otaczającego powietrza wynosi tf=20°C. ODP: Q=1502 W Zad. 7 Wyznaczyć strumień ciepła przejmowany z powierzchni zewnętrznej przewodu okrągłego o średnicy zewnętrznej d=10cm i długości a=4m. Temperatura powierzchni ścianki przewodu wynosi ts=170°C. Temperatura otaczającego powietrza tf=30°C. Przewód znajduje się w pozycji: a) pionowej Zenon Spik -Wymiana Ciepła 2004r. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com WYMIANA CIEPŁA – zadania przykładowe b) poziomej ODP: a) Q=1500 W b) Q=1404 W Zad. 8 Wyznaczyć współczynnik przejmowania ciepła α1 dla akwarium oraz jego straty ciepła przez ścianki pionowe, jeżeli znana jest jego geometria. Średnia temperatura wody wynosi 25°C, temperatura ścianki wynosi 24,5°C. Wymiary akwarium wynoszą długość x szerokość x wysokość = 0,8x0,4x0,6m. ODP: a) α1=356,1 W/m2K Zad. 9 Dla akwarium jak w zadaniu 3 obliczyć temperaturę na zewnętrznej powierzchni ścianki, wiedząc, że grubość szkła wynosi 6mm, a jego współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,72W/m·K. ODP: a) Q=170,9 W Zad. 10 Wyznaczyć wartość współczynnika przejmowania ciepła α przy przepływie wody o temperaturze tf=130°C z prędkością w=0,9 m/s przez rurę o średnicy dzxg=10x2mm, o długości l=4m. Temperatura wewnętrznej powierzchni przewodu wynosi tw=115°C. ODP: α=8397 W/m2·K Zenon Spik -Wymiana Ciepła 2004r. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com WYMIANA CIEPŁA – zadania przykładowe Zad. 11 Wyznaczyć współczynnik przejmowania ciepła α podczas przepływu powietrza przez kanał o przekroju kwadratowym o wysokości boku równym a=10cm. Długość przewodu wynosi l=2m. Prędkość przepływu powietrza wynosi w=10 m/s, a temperatura powietrza ts=30°C. ODP: α=35,48 W Zad. 12 Obliczyć gęstość strumienia ciepła wymienianego pomiędzy powierzchniami równoległymi przed, oraz po włożeniu ekranu z folii aluminiowej (o ε=0,15) na drodze konwekcji oraz promieniowania. Dla warstwy powietrza o grubości e=0,10m określono równoważny współczynnik przewodzenia ciepła λr=8,78·10-2 W . Parametry pierwszej m⋅K powierzchni: ε1=0,90, t1=10°C, parametry drugiej powierzchni: ε2=0,80, t2=-10°C. Podać udziały procentowe strat ciepła przez przewodzenie oraz promieniowanie. Zad. 13 Obliczyć wartości temperatur na stykach warstw oraz narysować rozkład temperatury, dla przegrody wielowarstwowej. Współczynnik przejmowania po stronie wewnętrznej αi=8,1 W W , współczynnik przejmowania po stronie zewnętrznej αe=23 2 , 2 m ⋅K m ⋅K temperatura powietrza wewnętrznego ti=20°C, temperatura powietrza zewnętrznego te=20°C. Obliczyć głębokość przemarzania przegrody. Przegroda złożona jest z: 1. tynku wapienno – cementowego e1=0,025m λ1=0,82 W m⋅K 2. pustaka typu Uni e2=0,29m λ2=0,46 W m⋅K 3. styropianu e3=0,10m λ3=0,045 4. cegły ceramicznej e4=0,12m λ4=0,56 Zenon Spik -Wymiana Ciepła 2004r. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com W m⋅K W m⋅K WYMIANA CIEPŁA – zadania przykładowe 5. tynku cementowego e5=0,025m λ5=1,0 Zenon Spik -Wymiana Ciepła 2004r. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com W m⋅K