Термодинамика

Санкт-Петербургский национальный исслед. университет информационных технологий, механики и оптики

Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Кафедра теоретических основ тепло- и хладотехники
ТЕРМОДИНАМИКА
ТЕПЛО- И МАССООБМЕН
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Рабочая программа и контрольные работы для студентов специальностей
140401, 140504, 190603
заочной, в том числе сокращенной, формы обучения
Санкт-Петербург
2011

В методических указаниях содержатся контрольные работы по Термодинамике и
Теплопередаче и тепло- и массообмену.

Стоимость выполнения контрольных работ уточняйте при заказе

К.р. по Теплопередаче и тепло- и массооб

Контрольная работа № 1

Задача 1.
Стена камеры холодильника, выполненная из слоя кирпича толщиной δ2 и слоя изоляции толщиной δ3, с двух сторон покрыта слоем штукатурки толщиной δ1 = δ4 = 20 мм.
Температура наружного воздуха tв1, в камере tв2. Коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к поверхности стены альфа1, от внутренней поверхности стены к воздуху в камере альфа2.
Определить общее и частные термические сопротивления, коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока и количество теплоты, проходящее через стенку высотой 4 м и длиной 8 м в течение суток. Определить также температуру поверхностей всех слоев и построить график распределения температуры по толщине стенки (без масштаба).

Задача 2.
Внутри стального трубопровода, наружный диаметр которого dнар, а толщина стенки δст, движется жидкость (хладоноситель) с температурой tж1. Трубопровод покрыт изоляцией толщиной δиз. Снаружи находится воздух, температура которого tж2. Коэффициент теплоотдачи: от воздуха к поверхности изоляции альфа2, от внутренней поверхности трубопровода к хладоносителю альфа1.
Определить: линейный коэффициент теплопередачи; плотность теплового потока от воздуха к хладоносителю, отнесенную к 1 м длины трубопровода и к 1 м2 наружной поверхностях изоляции; температуру на наружной и внутренней поверхностей изоляции. Вычислить теплоприток от воздуха к хладоносителю за время t, если длина трубопровода L.
Коэффициенты теплопроводности стали лст = 45 Вт/(м К), изоляции лиз. Изобразить распределение температуры в трубопроводе (без масштаба).

Задача 3.
Внутри стальной трубы, наружный диаметр которой dнар и толщина стенки δст, движется трансформаторное масло с температурой tж1. Труба расположена в помещении с температурой tж2. Коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней поверхности трубы альфа1, от поверхности трубы к воздуху альфа2. Для снижения тепловых потерь трубу покрывают слоем бетона δб.
Определить линейную плотность теплового потока через трубу без бетона и при его наличии. Найти максимальное значение коэффициента теплопроводности такой изоляции, накладываемой на трубу, чтобы при любой ее толщине теплопотери были меньше, чем для неизолированной трубы.
Коэффициент теплопроводности: стали лст = 45 Вт/(м К), бетона лб = 1,3 Вт/(м К). Значение коэффициента теплоотдачи альфа2 считать постоянным.

Задача 4.
Стальную пластину (лст = 12 Вт/(м К), аст = 3*10–6 м2/с, p = 7850 кг/м3) толщиной δ с начальной температурой tнач опускают в ванну с жидким азотом, имеющим постоянную температуру tж = –196 °С. Коэффициент теплоотдачи от пластины к азоту альфа = 200 Вт/(м2 К).
Считая, что температура пластины изменяется только по толщине, определить температуру поверхности пластины tпов и ее центральной плоскости tц через время t после начала охлаждения. Найти количество теплоты, которая передаст пластина азоту за это время при массе пластины 1000 кг.

Контрольная работа № 2

Задача 1.
Для увеличения теплового потока от воздуха к движущемуся внутри труб хладоносителю воздухоохладитель скомпонован из оребренных горизонтальных труб, наружный диаметр которых dнар = 20 мм, толщина стенки δст = 1,5 мм. Ребра прямые круглые высотой hр, толщиной δр, шаг ребер Sр. Коэффициент теплопроводности материала труб и ребер лст. Коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности ребер и межреберных участков альфар, а от внутренней поверхности трубы к хладоносителю альфа1.
Определить коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, приведенные к полной (оребренной) поверхности. Найти, во сколько раз увеличится тепловой поток через оребренную трубу по сравнению с неоребренной.

Задача 2.
Для обогрева воздуха в помещении используется настенный нагреватель высотой h и длиной l. Температура воздуха в помещении tж, температура наружной поверхности нагревателя tст. Нагреватель изготовлен из чугуна, степень черноты поверхности нагревателя е = 0,64.
Определить конвективный Qк, лучистый Qл, а также полный Q тепловые потоки от поверхности нагревателя к воздуху.

Задача 3.
Теплообменник, предназначенный для охлаждения жидкого холодильного агента после конденсации, выполнен в виде двухтрубного аппарата (труба в трубе). Размеры внутренней трубы dxδ, наружной dнxδн. По внутренней трубе со скоростью Wв движется охлаждающая вода, в межтрубном кольцевом пространстве со скоростью Wа – холодильный агент. Средняя температура воды tв, хладагента tа.
Определить коэффициент теплопередачи от хладагента к воде, применив формулу для плоской стенки.

Задача 4.
Холодильный агент кипит (конденсируется) при температуре насыщения tн на трубах теплообменных аппаратов. Внутри трубы испарителя (конденсатора) движется хладоноситель – водный раствор NaCl или CaCl2 (вода) со скоростью W. Температура хладоносителя (воды) на входе в аппарат t1, на выходе t2. Тепловая нагрузка аппарата Q = 0,3 МВт.
Определить средний логарифмический температурный напор, коэффициенты теплоотдачи со стороны холодильного агента и хладоносителя (воды в конденсаторе), плотность теплового потока, коэффициент теплопередачи и площадь теплопередающей поверхности испарителя (конденсатора).