Zadania przykładowe z przedmiotu WYMIANA CIEPŁA na II roku studiów IŚ PW

Transkrypt

1 YMIANA CIEPŁA zadania przykładowe Zadania przykładowe z przedmiotu YMIANA CIEPŁA na II roku studiów IŚ P Zad. 1 Obliczyć gęstość strumienia ciepła, przewodzonego przez ściankę płaską o grubości e=10cm, jeżeli ustaliła się na niej różnica temperatur t=10k, a wykonana ona jest z: 1. miedzi technicznej λ=370 /mk 2. stali węglowej λ=60 /mk 3. betonu λ=1,25 /mk 4. cegły czerwonej λ=0,75 /mk 5. wełny mineralnej λ=0,05 /mk q 1 =37000 /m 2, q 2 =6000 /m 2, q 3 =125 /m 2, q 4 =75 /m 2, q 5 =5 /m 2. Zad. 2 Dla danych jak w zadaniu 1 obliczyć grubości ścianek w przypadkach 1, 2, 4, 5, przy których gęstość strumienia przewodzonego ciepła będzie taka sama, jak dla ścianki betonowej. e 1 =29,6m, e 2 =4,8m, e 4 =0,06m, e 5 =0,004m. Zad. 3 Rurociąg o średnicy zewnętrznej d 1 =80mm postanowiono zaizolować dwiema warstwami izolacji o jednakowej grubości e=40mm, przy czym λ a =0,6 /mk, λ b =0,16 /mk, a temperatury na skrajnych powierzchniach wynoszą: t 1 =520 C i t 3 =40 C. Obliczyć jednostkowy strumień ciepła oraz temperaturę t 2 na styku izolacji, jeżeli ułoży się ją w kolejności a-b i b-a. Narysować rozkłady temperatur. q la-b =817 /m, q lb-a =602,2 /m, t 2a-b =370,1 C, t 2b-a =106,0 C. Zenon Spik -ymiana Ciepła

2 YMIANA CIEPŁA zadania przykładowe Zad. 4 Płaską ściankę pieca zbudowano z trzech warstw: wewnętrznej, wykonanej z szamotu (λ=1,3 w/mk), środkowej wykonanej z cegły izolacyjnej (λ=0,4 /mk) o grubości e=24cm i zewnętrznej wykonanej z cegły budowlanej (λ=0,75/mk) o grubości e=12cm. Temperatura wewnętrznej powierzchni ścianki wynosi t 1 =1200 C, a zewnętrznej t 4 =50 C. Obliczyć: a) jaka powinna być minimalna grubość warstwy szamotu, aby temperatura cegły izolacyjnej nie przekroczyła 950 C. b) jednostkowy strumień q strat ciepła przez ściankę pieca. e 1min =0,274m, q=1184 /m 2. Zad. 5 Dla danych jak w zad. 4 obliczyć grubość e warstwy szamotu, jeżeli pomiędzy warstwami wewnętrzną i środkową znajduje się szczelina powietrza o grubości e=1cm, o zastępczym współczynniku przewodzenia ciepła λ=0,15 /mk. e =0,187m. Zad. 6 Obliczyć strumień ciepła przejmowanego z powierzchni pieca o wymiarach 500x710x1120mm (szerxdługxwys). Temperatura powierzchni ścianki pieca wynosi ts=90 C. Temperatura otaczającego powietrza wynosi tf=20 C. Q=1502 Zad. 7 yznaczyć strumień ciepła przejmowany z powierzchni zewnętrznej przewodu okrągłego o średnicy zewnętrznej d=10cm i długości a=4m. Temperatura powierzchni ścianki przewodu wynosi ts=170 C. Temperatura otaczającego powietrza tf=30 C. Przewód znajduje się w pozycji: a) pionowej Zenon Spik -ymiana Ciepła

3 YMIANA CIEPŁA zadania przykładowe b) poziomej a) Q=1500 b) Q=1404 Zad. 8 yznaczyć współczynnik przejmowania ciepła α 1 dla akwarium oraz jego straty ciepła przez ścianki pionowe, jeżeli znana jest jego geometria. Średnia temperatura wody wynosi 25 C, temperatura ścianki wynosi 24,5 C. ymiary akwarium wynoszą długość x szerokość x wysokość = 0,8x0,4x0,6m. a) α 1 =356,1 /m 2 K Zad. 9 Dla akwarium jak w zadaniu 3 obliczyć temperaturę na zewnętrznej powierzchni ścianki, wiedząc, że grubość szkła wynosi 6mm, a jego współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,72/m K. a) Q=170,9 Zad. 10 yznaczyć wartość współczynnika przejmowania ciepła α przy przepływie wody o temperaturze tf=130 C z prędkością w=0,9 m/s przez rurę o średnicy dzxg=10x2mm, o długości l=4m. Temperatura wewnętrznej powierzchni przewodu wynosi tw=115 C. α=8397 /m2 K Zenon Spik -ymiana Ciepła

4 YMIANA CIEPŁA zadania przykładowe Zad. 11 yznaczyć współczynnik przejmowania ciepła α podczas przepływu powietrza przez kanał o przekroju kwadratowym o wysokości boku równym a=10cm. Długość przewodu wynosi l=2m. Prędkość przepływu powietrza wynosi w=10 m/s, a temperatura powietrza ts=30 C. α=35,48 Zad. 12 Obliczyć gęstość strumienia ciepła wymienianego pomiędzy powierzchniami równoległymi przed, oraz po włożeniu ekranu z folii aluminiowej (o ε=0,15) na drodze konwekcji oraz promieniowania. Dla warstwy powietrza o grubości e=0,10m określono równoważny współczynnik przewodzenia ciepła λ r =8, Parametry pierwszej powierzchni: ε 1 =0,90, t 1 =10 C, parametry drugiej powierzchni: ε 2 =0,80, t 2 =-10 C. Podać udziały procentowe strat ciepła przez przewodzenie oraz promieniowanie. Zad. 13 Obliczyć wartości temperatur na stykach warstw oraz narysować rozkład temperatury, dla przegrody wielowarstwowej. spółczynnik przejmowania po stronie wewnętrznej α i =8,1, współczynnik przejmowania po stronie zewnętrznej α 2 e =23 2, temperatura powietrza wewnętrznego t i =20 C, temperatura powietrza zewnętrznego t e =20 C. Obliczyć głębokość przemarzania przegrody. Przegroda złożona jest z: 1. tynku wapienno cementowego e 1 =0,025m λ 1 =0,82 2. pustaka typu Uni e 2 =0,29m λ 2 =0,46 3. styropianu e 3 =0,10m λ 3 =0, cegły ceramicznej e 4 =0,12m λ 4 =0,56 Zenon Spik -ymiana Ciepła

5 YMIANA CIEPŁA zadania przykładowe 5. tynku cementowego e 5 =0,025m λ 5 =1,0 Zenon Spik -ymiana Ciepła