задача 234
Условие задачи: Тепловыделяющий элемент ядерного реактора выполнен из смеси карбида урана и графита в виде цилиндрического стержня диаметром d=12мм. Объемная производительность источников тепла qv =3,88 •10 8 Вт/м3. Источники можно считать равномерно распределенными по объему. Теплопроводность материала стержня λ=58 Вт/м•град. Определить температуру и плотность теплового потока на поверхности тепловыделяющего элемента, если его максимальная температура в центре стержня t0 =2000 ºС. температура окружающей среды tж =220 ºС, а коэффициент теплоотдачи от поверхности к окружающей среде α=7800 Вт/м2•град.
Задача 232
Условие: Определить потери теплоты в единицу времени с одного погонного метра горизонтально расположенной цилиндрической трубы диаметром d=270мм в окружающую среду, если температура стенки трубы tст=230 °С, а температура воздуха tв=25 °С. Коэффициент теплоотдачи определять из критериальных уравнений теплоотдачи при поперечном обтекании трубы. Особое внимание обратить на вид конвекции, режим течения и определяющую температуру. Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре. Лучистым теплообменом пренебречь. Расчет вести для режима смешанной конвекции, средняя скорость движения воздуха w=0,1 м/с.
Задача 231
Условие: По стальному трубопроводу с внешним диаметром dн=120 мм и толщиной стенки δ=6 мм течет газ со средней температурой tг=900°С. Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке α1=52 Вт/(м2•К). Снаружи трубопровод охлаждается водой со средней температурой tв=80°С. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде α2=4400 Вт/(м2•К). Определить коэффициент теплопередачи от газа к воде, погонный тепловой поток и температуры наружной и внутренней стенки трубы. Тепловой поток считать стационарным. Лучистым теплообменом пренебречь
Задача 228
Условие: Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв=15ºС, давление р=1МПа, скорость w. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху-α1, а так же линейную плотность теплового потока q, если внутренний диаметр трубы
d1=40 мм, а толщина ее δ =3 мм, теплопроводность λ= 20 Вт/м•К.
Температура и коэффициент теплоотдачи горячих газов, омывающих трубу равны соответственно t2=700ºС, α2=40 Вт/м•К, w =10 м/с, λв•102=2,55 Вт/(м• К); νв•106 =14,61 м2/с.
Задача 218
Условие задачи: Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок δст =3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2= 5000 Вт/(м2•К), начальные и конечные температуры воздуха и воды равны соответственно t1!, t1!!, t2!, t2!!. Определить также расход воды G, через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.
Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской.
Данные: 10-3Vн=30 м3/ч; α1= 40 Вт/(м2 К); t1!=360 °С, t1!!=130 °С, t2!= 45 °С,
t2!!= 120 °С.
Задача 217
Условие:
Электрошина сечением h х δ=100мм х10мм и удельным сопротивлением ρ, установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого tж. При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать 70 °C. Определить коэффициент теплоотдачи α, допустимую силу тока J и величину теплового потока, теряемую в окружающую среду, если длина электрошины l.
Указание. Для расчета коэффициента теплоотдачи в условиях естественной конвекции пользоваться зависимостью вида
.
Значения коэффициента В и показателя степени n, в зависимости от произведения Gr Pr приведены в таб. 1.
Таблица 1
Данные: tж= 26 °C; ρ= 0,0300 (ом•мм2)/м; l= 8 м.
Задача 202
Условие: Определить излучательную способность поверхности Солнца, если известно, что ее температура равна t=5700ºС и условия излучения близки к излучению абсолютно черного тела. Вычислить также длину волны, при которой будет наблюдаться максимум спектральной интенсивности излучения и общее количество лучистой энергии, испускаемой Солнцем в единицу времени. Диаметр Солнца можно принять равным d=1,391•109 м.
Задача 201
Условие задачи: Стенка большой печи толщиной δ1=1,5 см изготовлена из чугуна. Температура горячего газа tж1=1100ºС, коэффициент конвективной теплоотдачи на внутренней поверхности стенки α1=250 Вт/(м2•град). Наружная поверхность печи окружена воздухом, коэффициент теплоотдачи равен α2=20 Вт/(м2•град). Температура среды tж2=30 ºС. Рассчитать значения всех термических сопротивлений на единицу площади. Найти плотность теплового потока через стенку печи. Рассчитать температуры внутренней и наружной поверхностей стенок. Найти толщину изоляции, с теплопроводностью λ2=0,5 Вт/(м•град), которую нужно нанести на стенку печи, чтобы снизить тепловой поток вдвое. Предположить, что изоляция не повлияет на коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности. Рассчитать температуры обеих поверхностей изоляции.
Задача 200
Условие: Определить, какую долю излучения, падающего от абсолютно черного источника, будет отражать поверхность полированного алюминия при температуре t=250 ºС, если известно, что при этой температуре излучательная способность поверхности Е=170 Вт/м2. Температура источника черного излучения равна температуре поверхности алюминия.
Задача 198
Условие задачи: По длинной алюминиевой проволоке диаметром d1=1см, течет электрический ток силой I=1000А. Проволока покрыта слоем резиновой изоляции толщиной δ=3мм, имеющей теплопроводность λ=0,15 Вт/м•град. Температура наружной поверхности изоляции t2 =30 ºС. Найти температуру внутренней поверхности изоляции. Омическое сопротивление проволоки на единицу длины R=3,7•10-4Ом/м.
