Тепломассообмен

Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С. М. Кирова

Министерство науки и высшего образования РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени С.М.Кирова
Кафедра промышленной энергетики
А. А. Куликов,кандидат технических наук, доцент
И. В. Иванова,кандидат технических наук, доцент
А.А. Верхоланцев, кандидат технических наук, доцент
М. М. Иванов,старший преподавательВ.А. Прохоров, ассистент
ТЕПЛООБМЕН. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Учебное пособие по дисциплине Тепломассообмен»
для студентов бакалавриата всех форм обучения
направления подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»
Санкт-Петербург
2021

Стоимость выполнения контрольной работы по тепломассобмену уточняйте при заказе.
Контрольная работа содержит два расчетных задания.
Вариант исходных данных определяется по двум последним цифрам зачетки.

Контрольная работа
Задание 1.
Дана туннельная печь для термообработки, которая отапливается природным газом.
Длина высокотемпературного участка печи l= 10 м. Средняя температура дымовых газов на этом участке 1жt, °С.
Футеровка высокотемпературного участка печи выполнена в виде плоской двухслойной стенки высотой h= 2 м.
На рабочей поверхности стенки происходит теплоотдача от дымовых газов с эффективным коэффициентом теплоотдачи α1= 90 Вт/(м2∙ К).
На внешней поверхности стенки происходит теплоотдача за счет естественной конвекции атмосферного воздуха с коэффициентом теплоотдачи α2= 12 Вт/(м2∙ К).
Первый (внутренний) слой футеровки стенки имеет толщину δ1, м, и выполнен из шамотных изделий с коэффициентом теплопроводности λ1, Вт/(м ∙ К).
Второй слой футеровки стенки имеет толщину δ2, м, и выполнен из красного строительного кирпича с коэффициентом теплопроводности λ2, Вт/(м ∙ К).
Определить потери теплоты в окружающую среду за 1 час из рабочего объема печи через две боковые стенки высокотемпературного участка: летом, когда средняя температура воздуха 2жt= +20 °С; зимой, когда 2жt= −20 °С.
Результаты сравнить и проанализировать.
Дополнительно рассчитать:
1) Полное термическое сопротивление теплопередаче.
2) Локальные термические сопротивления теплопередаче, из которых 6складывается полное термическое сопротивление теплопередаче.
Провести сопоставительный анализ этих величин, то есть определить, сколько составляет каждое локальное сопротивление в процентах от 100%; сделать заключение, что является основной преградой для теплового потока, проходящего через двухслойную стенку.
3) Температуры на всех поверхностях.
4) Значения плотности теплового потока летом и зимой.
Воспользоваться ранее произведенными данными расчета и определить, на сколько процентов отличается значение плотности теплового потока летом (принимается за 100%) от значения плотности теплового потока зимой.
Значения индивидуальных исходных данных выбираются студентами из табл. 1. Исходные данные к заданию 1 по двум последним цифрам шифра (номеру зачетной книжки).

Задание 2.
Дано. По стальному трубопроводу протекает горячая вода со средней температурой 1жt, °С.
Внутренний диаметр трубы d1, мм.
Толщина стенки трубы 5 мм.
Коэффициент теплопроводности стали, из которой изготовлена труба λ1= 50 Вт/(м ∙ К).
Средний коэффициент теплоотдачи от горячей воды к стенке трубы α1, Вт/(м2∙ К).
Требуется определить: потери теплоты за 1 час с участка трубопровода 10 метров для двух вариантов:
• труба эксплуатируется без теплоизоляции;
• труба с теплоизоляцией.
Во втором варианте материал теплоизоляции пенополиуретан с коэффициентом теплопроводности λ2= 0,033 Вт/(м ∙ К). Толщина изоляции δиз, мм.
Снаружи труба омывается атмосферным воздухом при температуре 2жt= 20 °С за счет естественной конвекции, то есть реализуется процесс теплоотдачи на внешней поверхности трубы с коэффициентом теплоотдачи α2= 12Вт/(м2∙ К).
Дополнительно рассчитать:
1) Линейную плотность теплового потока для двух вариантов. Результат проанализировать, то есть вычислить, на сколько потери теплоты с трубы без изоляции в процентах больше, чем с изоляцией.
2) Температуры: внутренней поверхности трубы t1,°С, наружной поверхности трубы t2,°С; наружной поверхности теплоизоляции t3(во втором варианте). Построить график распределения температуры(см. рис. 10).
3) Для двух вариантов (с изоляцией и без него на трубе) полное линейное термическое сопротивление теплопередаче Rl, (м ∙ К)/Вт.
4) Для двух вариантов: локальные термические сопротивления теплопередачи, из которых состоит Rl.
Сопоставить их между собой. Сделать выводы из этого сопоставления(аналогично п.1.1 задание 2).
5) Критический диаметр изоляции dкр:
• для применяемого пенополиуретана;
• для случая применения другого материала с коэффициентом теплопроводности λ = 0,3 Вт/(м ∙ К).
Сопоставить результаты, то есть сравнить значения критического диаметра изоляции для двух рассчитанных применяемых материалов. Сделать выводы о целесообразности применения изоляции для данной трубы при заданных условиях.
Значения индивидуальных исходных данных выбираются студентами из табл. 2. Исходные данные к заданию 2 по двум последним цифрам шифра (номеру зачетной книжки).