Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалів (стр. 9 из 15)
Приклад 2-19. Незначно перегріта пара при р1 = 2,5 бар, t = 1300С виходить крізь сопло Лаваля і розширюється до тису р2 = 1 бар. Визначити стан пари перед та після сопла.
При р1 = 2,5 бар температура 127,430С (табл. Д.13), тобто перегрів складає
С, ентальпія пари і" = 2717,2кДж/кг, а з урахуванням перегріву іпп = і' = Ср (tnn - tн) = 2717,2 + +1,99 (130 - 127,43) = 2722,3 кДж/кг.Згідно із діаграмою величина ентальпії пари після розширення і2=2570 кДж/кг. Ступінь сухості пари можна визначити на діаграмі або розрахувати:
.Приклад 2-20. Визначити кількість тепла, необхідного для розморожування та нагріву піску густиною 1300кг/м3, вологістю 5%, об’ємом 10м 3. Розморожування на нагрів піску здійснюється паровими регістрами. Вологість піску після розморожування 2,5%, нагрів піску здійснюється до 200С. Температура піску становить - 100С. Поверхня бункера 45 м2, утеплена мінераловатними плитами, товщиною 50 мм, покрита азбестоцементними листами, товщиною 10мм. Матеріал розморожується та нагрівається парою і тиском 0,4 Мпа.
Кількість тепла для нагріву піску при розморожуванні становить:
Кількість тепла для розморожування та нагріву води становить:
Непродуктивні витрати тепла:
Сумарна кількість тепла на розморожування:
Кількість тепла на нагрівання піску:
Кількість тепла на випаровування:
Тепловий потік у навколишнє середовище:
де бі - товщина розподілених стінок та шарів утеплювача,
- теплопровідність піску та утеплювача,F - поверхня бункера.
Вт/ (м2*К), 
Тепловий потік у навколишнє середовище становить:
Сумарна кількість тепла для нагрівання піску від 00 до 200С (при нагріванні протягом 1 год):
535*103 + 77*103 + 7,047*103 = 619,047*103 кДж.
ІІ. Завдання до самостійної роботи
Задачі
1. Цегляна стіна із легкового шамоту має товщину 200 мм. Температури поверхнею стіни складають: t1 = 6800C, t2 = 250C. Теплопровідність шамоту 0,465 В/м*К. Визначити поверхневу щільність теплового потоку.
Відповідь: q = 1523 Вт/м2
2. Неізольований трубопровід із зовнішнім і внутрішнім діаметром відповідно dзов/dвн 80/70 мм для гарячої води з температурою 1000С розташовується у прохідному каналі, в якому температура повітря 300С. Довжина труби 100 м. Визначити кількість теплоти, яка втрачається крізь трубу за 1 год. Трубопровід виконаний із вуглецевої сталі
=45Вт/ (м*К).Відповідь: Q = 800 МДж.
3. Паропровід накритий 2 шарами ізоляції. Розмір паропроводу dзов/dвн= 159/147 м,
=45Вт/ (м*К). Перший шар ізоляції - товщина 55 мм, = 0,186 Вт/ (м*К); другий шар - товщина 60 мм, = 0,0,93 Вт/ (м*К). Температура внутрішньої поверхні стінки 3200С, а зовнішньої поверхні ізоляції 400С. Визначити щільність теплового потоку крізь стінку 1 м паропроводу.Відповідь: 260 Вт/м
4. Стінка печі складається з двох шарів цегли: шамотної б1 = 0,23м і діатомітової б2 = 0,15 м. Температура внутрішньої поверхні стінки 13000С, навколишнього повітря 250С. Коефіцієнти тепловіддачі: димовий газ-стінка...
1 = 34,89 Вт/м2*К, стінка-повітря... 2 = 16,3 Вт/м2*К. Теплопровідність цегли: шамотної 1 = 1,155 Вт/м*К, діатомітової 2 = 0, 208 Вт/м*К. Визначити щільність теплового потоку крізь 1 м стінки, температуру на межі між шарами шамоту і діатоміту.Відповідь: q = 1632 Вт/м2, t2 = 12500С, t3 = 9300С
5. Визначити температури внутрішньої і зовнішньої поверхні стінки теплообмінного апарату, зовнішньої поверхні ізоляції. Температури: рідини в апараті 800С, зовнішнього повітря 100С. Апарат виготовлений із вуглецевої сталі. Для ізоляції біз = 50 мм. Коефіцієнт тепловіддачі: рідина - стінка апарату...
1 = 232 Вт/м2*К, поверхня ізоляції - повітря... 2 = 10,4 Вт/м2*К. Теплопровідність ізоляції 1 = 0,12 Вт/м*К.Відповідь: t2 = 79,40С, t3 = 79,40С, t4 = 22,40С.
6. Цегляна порожниста стінка має загальний опір теплопередачі Rо=0,667 м2*К/Вт. Чому дорівнює коефіцієнт теплопередачі стіни?
Відповідь: 1,5Вт/м2*К
7. Визначити щільність теплового потоку, який втрачається 1 м неізольованого трубопроводу dзов/dвн 267/252 мм, прокладеному в закритому приміщенні. Температура пари 1700С, повітря в приміщенні 200С, теплопровідність сталі
= 45 Вт/м*К. Коефіцієнт тепловіддачі: пара - стінка... 1 = 640 Вт/м2*К, стінка - повітря... 2 = 14 Вт/м2*К.Відповідь: 1700 Вт/м
8. По трубі діаметром 0,25 м, довжиною 5 м рухається гаряче повітря (середня температура 1500С). Середня температура стінки труби складає 3000С, середня швидкість повітря - 15 м/с. Визначити коефіцієнт тепловіддачі конвенцією до повітря.
Відповідь: 34 Вт/м2*К
9. Визначити щільність теплового потоку випромінювання 1 м2 обмурівки печі (температура 500С). Ступінь чорноти цегляної кладки 0,93.
Відповідь: q = 581,5 Вт/м2
10. Визначити приведений коефіцієнт випромінювання, якщо площа поверхні матеріалу, який сприймає тепло, 0,6м2, а площа поверхні, яка віддає тепло 2,8м2. Ступінь чорноти поверхні матеріалу і футерівки 0,8.
Відповідь: 4,33 Вт/ (м2*К4)
11. Визначити коефіцієнт тепловіддачі випромінювання, якщо щільність теплового потоку, який передається випромінюванням від газу до 1м2 стінки, 4000 Вт/м2, а температури газів і стінки складають відповідно 8500С і 6000С.
Відповідь: 16 Вт/м2*К
12. Визначити сумарний коефіцієнт тепловіддачі та тепловий потік поверхні сталевого теплообмінника висотою 2,8м, діаметром 2м. Теплообмінник розташований у приміщенні з габаритами Н - 4м, L-15м, В - 5м. Температура стінки апарату Т1 = 380К, температура повітря Т2 = 300К.
Відповідь: L = 15.34 Вт/м2*К, Q = 29,3кВт.
13. В холодильнику необхідно понизити температуру від 900С до 400С. Кількість охолоджуючої рідини 10000кг/год при 3350 Дж/кг*к. Початкова температура охолоджуючої води 250С. Коефіцієнт теплопередачі 290 Вт/м2*К. Визначити необхідну площу поверхні теплообміну та витрату води у прямому і протетичному режимах.
Відповідь: F1 = 68,3м2, F2 = 52м2, m = 40т/год
14. Визначити щільність теплового потоку, який втрачає обертова піч у навколишнє середовище, якщо: температура внутрішньої поверхні печі 14500С, зовнішньої поверхні корпусу 1000С, товщина корпусу 20мм, теплопровідність сталі 46,52 Вт/ (м*К), товщина футерівки 200мм, теплопровідність хромомагнезиту 1,49 Вт/ (м*К), товщина гарнисажу 150мм, теплопровідність гарнисажу 1,453 Вт/ (м*К).
Відповідь: 5605 Вт/м2
15. Визначити тепловий потік випромінювання корпусом печі 5х185м у навколишнє середовище, якщо питома щільність теплового потоку 5,605 кВт/м2.
Відповідь: Q = 16280 кВт
16. Визначити тепловіддачу неізольованої сталевої труби dзов/dвн 21/15 мм, якщо коефіцієнт тепловіддачі теплоносій - стінка труби...
= 1168 Вт/м*К, стінка - повітря... = 1163 Вт/м*К, температура теплоносія 980С, навколишнього повітря 180С, теплопровідність стінки труби = 58,15 Вт/м*К.Відповідь: q = 60,5 Вт/м
17. В холодильнику необхідно охолодити рідину масою 10000кг/год від температури 600С до температури 300С, питома теплоємність рідини 2680 Дж/кг*К. Тепло передається воді, яка підігрівається від 250С до температури 320С. Коефіцієнт тепловіддачі від рідини до води К = 240 Вт/м2*К. Визначити витрати води і площу поверхні нагріву за проти річною схемою.