7. Należy skroplić 10t/h nasyconej pary n

Wymiana ciepła – zadania do samodzielnego rozwiązania
1.
Obliczyć gęstość strumienia ciepła przewodzonego przez płaską ściankę o grubości s =0,4 m jeżeli
temperatura jednej i drugiej powierzchni ściany wynoszą odpowiednio 400 K i 250 K. Przyjmując
współczynnik przewodzenia ciepła materiału ściany  = 0,252 W/mK wykreślić rozkład temperatury
w ściance oraz wyznaczyć punkt, w którym temperatura ściany wynosi 280 K.
2.
Ile razy zwiększy się opór cieplny przewodzenia płaskiej ścianki stalowej o grubości
s1 =2,5 mm i 1 = 46,4 W/mK, jeżeli pokryje się ją warstwą emalii o grubości s2 = 0,5 mm
2 = 0,9 W/mK.
3.
Ściana budynku składa się z muru ceglanego o grubości s2 = 0,5 m pokrytego warstwą tynku o
grubości s1 = 0,02 m od strony wewnętrznej i s3 = 0,01 m od strony zewnętrznej. Współczynniki
przewodzenia ciepła wynoszą 1 = 3 = 0,68 W/mK, 2= 0,75 W/mK. Temperatury i współczynniki
wnikania ciepła w powietrzu wewnątrz i na zewnątrz budynku mają wartości: t1 = 18C, t2 = -20C, 1
= 8 W/m2K, 2= 10 W/m2K. Obliczyć współczynniki przenikania ciepła k, gęstość strumienia ciepła
q, ciepło Q przekazane przez ścianę budynku o wymiarach 54 m w wciągu doby, temperatury tsc1,
tsc2, tsc3, tsc4 na powierzchni ścian i na granicach warstw.
4.
Obliczyć gęstość strumienia ciepła przenikającego przez ogrzewaną spalinami ścianę kotła węglowego
oraz temperaturę na powierzchni ścianki, jeżeli dane są następujące wielkości: temperatura spalin t 1 =
1000C, temperatura wrzącej wody t2 = 300C, współczynnik wnikania ciepła od spalin do ścianki 1
= 100W/m2K, od ścianki do wrzącej wody 2 = 5000 W/m2K oraz współczynnik przewodzenia ciepła
materiału ścianki  = 50 W/mK oraz grubość ścianki s = 0,02 m.
5.
Rurociąg o średnicy zewnętrznej d2 = 0,8 m postanowiono zaizolować dwoma warstwami izolacji o
jednakowej grubości s = 0,04 m o współczynnikach przewodzenia ciepła a = 0,6 W/mK i b = 0,16
W/mK. Temperatury skrajne wynoszą t1 = 520 C,
t3 = 40 C . Obliczyć gęstość strumienia ciepła i temperaturę na styku izolacji t2.
6.
Zbiornik wody gorącej t1 = 80 ma kształt cylindra o średnicy wewnętrznej d1 = 2 m. Zbiornik ten
wykonany jest z blachy stalowej (1 = 50 W/mK) o grubości s1 = 0,01 m zaizolowano warstwą waty
żużlowej (2 = 0,07 W/mK) o grubości 0,1 m. Obliczyć gęstość strumienia ciepła przenikającego
przez pobocznicę zbiornika, jeżeli współczynnik wnikania ciepła w wodzie wynosi 1 = 40 W/m2K,
a w otaczającym powietrzu o temperaturze t2 = 20 C wynosi 2 = 8W/m2K.
7.
Należy skroplić 10t/h nasyconej pary n-heksanu w temp. wrzenia pod ciśn. atm (potrzebne
dane dla heksanu tablice). Kondensator chłodzony jest wodą ogrzewającą się od 16 do 36oC.
Obliczyć zapotrzebowanie na natężenie przepływu wody.
8.
Stalowy rurociąg pary przegrzanej o średnicy 100/108 mm jest otoczony dwiema warstwami
izolacji. Pierwsza z nich to warstwa azbestu o grubości 65 mm, druga to warstwa korka o
grubości 20mm. Obliczyć straty ciepła przez przewodzenie 1mb rurociągu, jeżeli temperatura
wewnętrznej powierzchni rury tw1 = 300oC, a temperatura zewnętrznej powierzchni korka tz1 =
30oC. Obliczyć również temperaturę styku korka z azbestem. Współczynniki przewodzenia
ciepła wynoszą: stal: 1 = 45; azbest: 2 = 0.14; korek: 3 = 0.05 [W/mK];
9.
2000kg/h alkoholu etyl. należy ochłodzić od temp. wrzenia do 30oC w przeciwprądowym
wymienniku ciepła o pow. 6m2. Chłodzenie prowadzone jest wodą o temp. początkowej
15oC. Współczynnik przenikania ciepła w wymienniku wynosi 250[W/m2K]. Ile m3 wody
należy przepuścić przez wymiennik ciepła w ciągu 1 zmiany (8 godzin)?
10.
Rurą zewnętrzną wymiennika ciepła typu „rura w rurze” o średnicach: wewnętrznej rury
zewnętrznej 100 mm oraz wewnętrznej rury wewnętrznej 51 mm, przepływa azot z
prędkością 20 [m/s]. Średnia temperatura azotu jest równa 50oC. Obliczyć wartość
współczynnika wnikania ciepła.
11.
Rurowy przeciwprądowy wymiennik ciepła ma powierzchnię wymiany ciepła równą
A=360m2. Gaz o temp. 3000C wchodzi do przestrzeni międzyrurowej wymiennika i wypływa
z niej ogrzany do 4300C. Do przestrzeni rurowej omawianego wymiennika wpływa ten sam
gaz, ale o temp. 5600C, który w wymienniku oddaje ciepło (chłodzi się). Natężenie przepływu
gazu wynosi w obydwu przestrzeniach wymiennika 10 [t/h]; średnie ciepło właściwe
1.05*103 [J/kgK]. Obliczyć wartość współczynnika przenikania ciepła.