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