Примеры решения глава 3
Решение задач по вашим данным от 100р
Пример 3.1. Вычислить плотности тепловых потоков при внутреннем (Rвн), наружном (Rнар) радиусах цилиндрической стенки, если стационарное распределение (рис. 3.18) температуры поперек однослойной цилиндрической стенки имеет логарифмический характер:
Рис. 3.18 - Стационарное распределение температуры поперек цилиндрической стенки.
скачать решение примера 3.1(20.54 Кб) скачиваний672 раз(а)
Пример 3.2. Рассчитать плотности тепловых потоков, переносимых конвекцией в направлении движения а) воды со скоростью wв=1,2 м/с и б) атмосферного воздуха со скоростью wвх =12 м/с при одинаковых их температурах t =80°С,
скачать решение примера 3.2(15.97 Кб) скачиваний601 раз(а)
Пример 3.4. Цилиндрический аппарат диаметром D=2,5м и высотой Н=6м покрыт слоем асбестовой теплоизоляции толщиной 100 мм. Температуры внутренней и наружной поверхностей изоляции tм1 = 150 и tм2 = 45°С. Определить тепловой поток, теряемый через слой изоляции.
скачать решение примера 3.4(11.47 Кб) скачиваний610 раз(а)
Пример 3.5. Определить плотность теплового потока через плоскую трехслойную стенку, состоящую из стальной стенки толщиной δст = 16 мм, огнеупорной кирпичной кладки δК=126 мм и слоя асбеста δа = 75 мм, при температуре внутренней поверхности стальной стенки tw1=700°С и температуре наружной поверхности асбеста tw2 = 50°С.
скачать решение примера 3.5(9.26 Кб) скачиваний671 раз(а)
Пример 3.6. Аппарат сферической формы из нержавеющей стали имеет внутренний радиус 320 мм и наружный радиус 360 мм. Внутри имеется слой эмали толщиной 5 мм, а снаружи аппарат покрыт слоем стеклянной ваты толщиной 60 мм. Температура внутренней поверхности слоя эмали tw1=440°С и наружной поверхности теплоизоляции tw2=55°С. Определить тепловой поток, проходящий через трехслойную стенку.
скачать решение примера 3.6(11.78 Кб) скачиваний547 раз(а)
Пример 3.7. Определить значение коэффициента теплопроводности нитробензола при 120°С,
скачать решение примера 3.7(9.44 Кб) скачиваний547 раз(а)
Пример 3.8. Определить теплопроводность сухого воздуха при 300°С.
скачать решение примера 3.8(8.78 Кб) скачиваний550 раз(а)
Пример 3.9. Вычислить теплопроводность газовой смеси следующего состава (по объему): водород - 50 % , оксид углерода -40 % , азот - 10 % .
скачать решение примера 3.9(17.25 Кб) скачиваний543 раз(а)
Пример 3.10. Теплоизоляция печи состоит из слоя огнеупорного кирпича (δ1=500 мм) и строительного кирпича (δ2=250 мм). Температура в печи tг1 = 1300°С, температура воздуха в помещении tг2=25°С. Определить: а) потери теплоты через 1 м2 поверхности стенки; б) температуры внутренней (tw1) и наружной (tw2) поверхностей кладки и поверхности контакта двух слоев (tсл). Коэффициенты теплоотдачи от печных газов к внутренней стенке α1=35,0Вт/(м2·К) и от наружной поверхности к окружающему воздуху а2=16,0Вт/(м2·К). Теплопроводность огнеупорного кирпича λ1=1,05 Вт/(м·К) и строительного кирпича λ2=0,75 Вт/(м·К) (табл. XXIII).
Рис. 3.19 - Стационарное распределение температуры поперек двухслойной плоской стенки.
скачать решение примера 3.10(22.77 Кб) скачиваний629 раз(а)
Пример 3.11. Найти максимальную температуру стальной стенки при передаче теплоты от насыщенного водяного пара (рабс=0,4 МПа): а) к воздуху при атмосферном давлении; б) к воде. Средние температуры воздуха (tвх) и воды (tв) одинаковы и равны 30°С. Значения коэффициентов теплоотдачи со стороны конденсирующегося пара (ап), воздуха (авх) и воды (ав) принять приближенно по табл. 3.3 (как для турбулентного течения воздуха и воды). Учесть наличие загрязнений с обеих сторон стенки, толщина которой 4 мм.
Рис. 3.20 - Стационарное распределение температуры поперек трехслойной стенки
скачать решение примера 3.11(28.6 Кб) скачиваний543 раз(а)
Пример 3.12. Пары аммиака в количестве G=200 кг/ч с начальной температурой tн=95°С конденсируются при давлении 1,19МПа. Конденсат выходит из аппарата при температуре на 5 К ниже температуры конденсации. Определить необходимый расход воды при ее начальной температуре tвп=15°С, если минимальная разность температур теплоносителей допускается в 5 К.
скачать решение примера 3.12(29.23 Кб) скачиваний666 раз(а)
Пример 3.13. Физическая теплота крекинг остатка используется для подогрева нефти. Сравнить значения средних разностей температур теплоносителей в теплообменнике для случаев прямо- и противотока, если крекинг остаток имеет начальную и конечную температуры tкрн =300°С и tкрк= 200°С, а нефть tнфк=25°С и tнфн=175°С.
Рис. 3.21 - Изменение температур при прямо- (а.) а протнвоточном (б) движении теплоносителей.
скачать решение примера 3.13(17.45 Кб) скачиваний549 раз(а)
Пример 3.14. Определить среднюю разность температур теплоносителей в теплообменнике, имеющем два хода в трубном и один ход в межтрубном пространстве (рис. 3.22) при начальной и конечной температурах горячего теплоносителя Тн=80°С и Тк=40°С и начальной и конечной температурах холодного теплоносителя
Рис. 3.22 - Двухходовой теплообменник без поперечных перегородок в межтрубном прост.
скачать решение примера 3.14(22.66 Кб) скачиваний567 раз(а)
Пример 3.15. Определить коэффициент теплоотдачи для воды, проходящей внутри трубы диаметром 40x2,5 мм и длиной L=2,0 м со скоростью w=1,0 м/с. Средняя температура воды tf=47,5°С; температура внутренней поверхности трубы tw=95°С.
скачать решение примера 3.15(14.42 Кб) скачиваний693 раз(а)
Пример 3.16. Внутри труб внутренним диаметром d = 0,053 м и длиной L = 3,0 м нагревается бензол, перемещающийся со скоростью w = 0,080 м/с и имеющий среднюю температуру tf=40°С. Температура внутренней поверхности стенки трубы tw=70°С. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки к бензолу.
скачать решение примера 3.16(22.84 Кб) скачиваний599 раз(а)
Пример З.17. Толуол при средней температуре tf=30°С проходит по горизонтальным трубам внутренним диаметром d=21 мм и длиной L=4,0 м со скоростью w=0,050 м/с. Температура внутренней стенки трубы tw=50°С. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки к толуолу.
скачать решение примера 3.17(21.6 Кб) скачиваний521 раз(а)
Пример З.18. По трубному пространству теплообменника прокачивается водный раствор хлорида кальция (холодильный рассол) (массовая доля СаС12 24,7 %) при средней температуре tf=-20°С со скоростью w=0,10 м/с. Внутренний диаметр труб d=21мм, длина L=3,0 м. Температура внутренней поверхности трубы tw=-10°С. Вычислить коэффициент теплоотдачи от стенки к рассолу.
скачать решение примера 3.18(23.22 Кб) скачиваний498 раз(а)
Пример З.19. Рассчитать значение коэффициента теплоотдачи в условиях предыдущего примера, но при большей скорости рассола w=1,20 м/с.
скачать решение примера 3.19(15.04 Кб) скачиваний517 раз(а)
Пример 3.20. Определить значения коэффициентов теплоотдачи от наружной поверхности труб с внешним диаметром d=44,5 мм к потоку воздуха для двух случаев: а) поперечное обтекание многорядного шахматного пучка труб под прямым углом со скоростью воздуха в узком сечении w = 12 м/с; б) прохождение воздуха по межтрубному пространству кожухотрубчатого теплообменника с поперечными перегородками при расчетной скорости воздуха в вырезе перегородки также равной 12 м/с (рис. 3.3). Значение средней температуры воздуха tf=200°С и давление в потоке (атмосферное) в обоих случаях одинаковы.
скачать решение примера 3.20(23 Кб) скачиваний558 раз(а)
Пример 3.21. По трубному пространству вертикального теплообменника, состоящего из 61 трубы диаметром 32 х 2,5 мм и высотой Н=1,25 м, стекает сверху Vс=13,0 м3/ч тетрахлорида углерода со средней температурой tf=50°С. Температура внутренней поверхности труб tw=24°С. Сравнить значения коэффициентов теплоотдачи между внутренней поверхностью трубы и тетрахлоридом углерода в двух случаях: а) пленочное стенание по внутренней поверхности труб; б) отекание при полном заполнении поперечного сечения труб.
скачать решение примера 3.21(38.88 Кб) скачиваний526 раз(а)
Пример 3.22 Определить коэффициент теплоотдачи в условиях свободной (естественной) конвекции (например, в баке достаточных размеров) изопропилового спирта, имеющего среднюю температуру tf =60°С. Греющая вода проходит внутри горизонтальных труб внешним диаметром d=30мм. Температура наружной поверхности труб tw=70°С.
скачать решение примера 3.22(17.1 Кб) скачиваний524 раз(а)
Пример 3.23. Требуется вычислить значение коэффициента теплоотдачи от насыщенного пара бензола к наружной поверхности пучка вертикальных труб высотой Н = 4,0 м. Температура наружной поверхности стенок tw =75 °С.
скачать решение примера 3.23(12.6 Кб) скачиваний497 раз(а)
Пример 3.24. Определить значение коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности вертикальных труб диаметром 21 мм к кипящему при атмосферном давлении толуолу. Температура внутренней стенки трубы tw=128°С,
скачать решение примера 3.24(14.19 Кб) скачиваний548 раз(а)
Пример 3.25. Рассчитать необходимую длину одноходового кожухотрубчатого теплообменника, имеющего 111 стальных труб диаметром 25x2 мм, в трубном пространстве которого нагревается метанол от tн=15 до tк =40°С. Горячая вода движется противотоком и охлаждается от 90 до 40 °С. Расход метанола G=22,6 кг/с, коэффициент теплоотдачи от воды к наружной поверхности труб αн = 940 Вт/(м2·К), суммарная тепловая проводимость загрязнений стенки трубы 1/rт = 1700 Вт/(м2·К), температура внутренней поверхности слоя загрязнений со стороны метанола tw=38°С.
Рис. 3.23 - Изменение температур при противоточном движении теплоносителей
скачать решение примера 3.25(40.74 Кб) скачиваний531 раз(а)
Пример 3.26. Определить необходимую поверхность и длину трубчатой части двухходового кожухотрубчатого теплообменника (рис. 3.22), в трубном пространстве которого подогревается от tн =2 до tк=90 °С воздух при абсолютном давлении 800 мм рт. ст. Объемный расход воздуха при нормальных (0°С и 760 мм рт, ст.) условиях V0 = 8500 м3/ч. Общее число труб диаметром 38х2мм теплообменника n=450; в межтрубном пространстве конденсируется насыщенный водяной пар при абсолютном давлении 2,0 кгс/см2; коэффициент теплоотдачи от пара к наружной поверхности труб αп=9700 Вг/(м2·К). Учесть наличие загрязнений на поверхности труб,
Рис. 3.24. Изменение температуры воздуха, нагреваемого конденсирующимся паром
скачать решение примера 3.26(45.41 Кб) скачиваний545 раз(а)
Пример 3,27. Определить коэффициент теплопередачи и плотность теплового потока в кипятильнике с вертикальными стальными трубами высотой H=4,0 м и диаметром 38х2 мм, где под абсолютным давлением 0,36 кгс/см2 при температуре tкип=80°С кипит 20 %-й водный раствор аммонийной селитры. Насыщенный водяной пар конденсируется при абсолютном давлении 1,1 кгс/см2. Учесть термические загрязнения стенки.
скачать решение примера 3.27(31.98 Кб) скачиваний546 раз(а)
Пример 3.28. Определить необходимую поверхность противоточного теплообменного аппарата, в котором горячее масло (удельная теплоемкость с1=1670 Дж/(кг·К)) в количестве 3,0 т/ч охлаждается от t1н=100 до t1к= 25°С холодной жидкостью, нагревающейся от t2к=20 до t2н=40°С. Коэффициент теплопередачи изменяется с температурой масла согласно данным рис. 3.26.
скачать решение примера 3.28(47.92 Кб) скачиваний513 раз(а)
Пример 3.29. Методом последовательных приближений (итерационным методом) определить плотность теплового потока и необходимую поверхность теплопередачи в горизонтальном кожухотрубчатом теплообменнике, в межтрубном пространстве которого происходит конденсация 3,9·103 кг/ч насыщенного пара бензола при давлении 1 кгс/см2, а выделяющаяся при этом тепло-га конденсации отводится водой, проходящей по трубам диаметром 25х2 мм со скоростью 0,55 м/с и нагревающейся от t2н= 20 до t2к= 45°С, Среднее число труб в вертикальном ряду теплообменника nр = 9.
скачать решение примера 3.29(93.35 Кб) скачиваний522 раз(а)
Пример 3.30. Вычислить значение коэффициента теплопередачи и необходимую высоту слоя насадки при охлаждении 20·103 кг/ч воздуха атмосферного давления от 80 до 20°С в насадочном аппарате диаметром 2,0 м, заполненном керамической насадкой 25х25х3 мм, по поверхности которой стекает 18,0 м3/ч воды при средней температуре 15°С.
скачать решение примера 3.30(25.22 Кб) скачиваний551 раз(а)
Пример 3.31. Определить потерю теплоты за счет лучеиспускания, а также общую потерю лучеиспусканием и конвекцией (3 от поверхности стального аппарата цилиндрической формы высотой Н=2,0 м и диаметром D=1,0 м. Размеры помещения 10x6x4 м. Температура стенки аппарата t1=70°С температура воздуха и стенок помещения t2=20°С.
скачать решение примера 3.31(31.58 Кб) скачиваний534 раз(а)
Пример 3.32. Определить температуру наружной стенки слоя изоляционного материала (асбеста) и плотность теплового потока, если температура внутренней поверхности асбеста 220°С, толщина слоя 80 мм, а температура окружающего воздуха 25°С.
скачать решение примера 3.32(12.81 Кб) скачиваний602 раз(а)
Пример 3.33. Определить среднюю температуру пластины из текстолита толщиной 2R=20 мм и продольным размером L=240 мм при охлаждении ее от начальной температуры t0=80°С двухсторонним потоком атмосферного воздуха с температурой tf=10°С и скоростью 7,5 м/с через τ=7 мин после начала процесса охлаждения.
Рис. 3.29. Нестационарное распределение температуры при симметричном охлаждении плоской пластины
скачать решение примера 3.33(29.44 Кб) скачиваний489 раз(а)
Пример 3.34. Определить температуру на поверхности и в центре шаровой частицы из активированного угля радиусом R=5 мм, которая охлаждается в течение 30 с от равномерной температуры t0=100°С воздухом, имеющим скорость w= 0,60 м/с и температуру tf=25°С. Плотность, удельная теплоемкость и теплопроводность угля 700кг/м3, с=840Дж/(кг·К) и 0,20Вт/(м·К) соответственно.
скачать решение примера 3.34(26.55 Кб) скачиваний457 раз(а)
Пример 3.35. Определить эффективность (холодильный коэффициент) компрессионной установки, работающей по обратному циклу Карно, при температуре испарения -20°С и конденсации хладоагента 25°С.
скачать решение примера 3.35(9.49 Кб) скачиваний537 раз(а)
Пример 3.36. Для фреоновой холодильной установки холодопроизводительностью Q0=60кВт, работающей по сухому циклу с переохлаждением жидкого хладоагента и его дросселированием, определить удельную холодопроизводителъность, значение холодильного коэффициента, отводимый в конденсаторе тепловой поток, и необходимую поверхность теплопередачи конденсатора, расход циркулирующего в установке хладоагента (Gх), необходимый расход воды в конденсаторе и потребляемую компрессором мощность при температуре испарения фреона-12 t1=-30 °С, температуре его конденсации t2 = 25°С, температуре переохлаждения t3=21°С; температурах воды на входе и выходе из конденсатора tвк=15°С и tнк=18°С; коэффициент теплопередачи в конденсаторе К=2400 Вт/(м2·К).
скачать решение примера 3.36(34.83 Кб) скачиваний722 раз(а)
Пример 3.37. Определить холодопроизводигельность аммиачного вертикального компрессора при температуре испарения -25°С, температуре конденсации 30°С и температуре переохлаждения 25°С, если при нормальных условиях он имеет холодопроизводительностъ Q0=175 кВт.
скачать решение примера 3.37(21.94 Кб) скачиваний492 раз(а)
Пример 3.38 Определить расход получаемого жидкого воздуха и затраты мощности при переработке 200 кг/ч сжимаемого до 200 кгс/см2 воздуха по простому регенеративному циклу Линде. Температура изотермического сжатия воздуха (рис. 3.17) 25°С. Дросселирование происходит с 200 кгс/см2 до атмосферного давления (1 кгс/см2). Потери холода в окружающую среду 10,7кДж/м3 воздуха (при нормальных условиях).
скачать решение примера 3.38(18.7 Кб) скачиваний507 раз(а)
Пример 3.39. Определить необходимую поверхность кожухотрубчатого теплообменного аппарата и расход охлаждающей воды при охлаждении 18 т/ч метанола от 68 до 20°С. Вода перемещается противотоком и нагревается от 10 до 42°С. Число труб одноходового теплообменника 21, их диаметр 35x3,5 мм. Температура стенки трубы со стороны жидкого метанола 50°С. Коэффициент теплоотдачи к воде αв=1100 Вт/(м2·К).
скачать решение примера 3.39(34 Кб) скачиваний532 раз(а)
Пример 3.40. При атмосферном давлении нагревается V=6000м3/ч воздуха (объемный расход отнесен к 0°С и 760 мм рт, ст.) от 20 до 120°С насыщенным водяным паром. Избыточное давление пара 6 кгс/см2 влажность 3 %. Определить необходимую поверхность теплопередачи одноходового кожухотрубчатого теплообменника с 120 трубками диаметром 38x2 мм и расход греющего пара. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности трубок αгп = 9500 Вт/(м2·К).
скачать решение примера 3.40(36.73 Кб) скачиваний559 раз(а)
