Zad 1. Obliczyć ilość ciepła potrzebnego do nagrzania stalowego pręta o promieniu r = 3cm i długości l = 6m od temperatury t 0 = 20 C do temperatury t k = 1250 C. Porównać uzyskaną wartość energii z energią niezbędną do nagrzania wody o identycznej objętości co pręt. Ciepło właściwe stali: 460 J/kgK, ciepło właściwe wody 4200 J/kgK kg Gęstość stali: γ = 7860 m 3 Gęstość wody: γ=1000 kg m 3 Straty ciepła pomijamy. Zad. 2. Do kąpieli wodnej (6 l wody) wrzucono rozgrzany stalowy puc. wyniku tego, temperatura wody wzrosła w krótkim czasie od 20 C do 70 C. Masa puca wynosi 2 kg. Jaką temperaturę miał pręt przed zanurzeniem? Straty ciepła do otoczenia pomijamy. m wody = 6 kg (bo litr wody waży 1 kg) m pręta = 2 kg c w_stali = 500 J/kg C c w_wody = 4200 J/kg C t k = 70 C t p_wody = 20 C tej sytuacji mamy do czynienia z przekazywaniem ciepła z pręta do wody. Temperatury stali i wody, choć różne w chwili początkowej, w stanie ustalonym ustalą się na tym samym poziomie t k. przypadku pomijania strat cieplnych do otoczenia, bilans cieplny może zostać określony jako: Q pobrane_przez_wodę = Q oddane_przez_pręt wynik = 1380 C Zad 3 Obliczyć jakiej mocy musi być grzałka elektryczna czajnika elektrycznego, aby 1,5 litra wody nagrzać w : a) 10 s b) 2 minuty od temperatury 20ºC do 100ºC, przy założeniu, że czajnik jest doskonale izolowany od otoczenia.
Zad 4 Obliczyć jakiej mocy musi być grzałka elektryczna czajnika elektrycznego, aby 1,5 litra wody nagrzać w czasie 3 minuty od temperatury 20ºC do 100ºC, przy założeniu, że straty ciepła do otoczenia rosną liniowo od 0 do 10% mocy czajnika w czasie nagrzewania. Zadanie 5 Obliczyć moc elektrycznego ogrzewacza wody gwarantującego nagrzanie V = 60l wody w czasie τ n = 8h od temperatury początkowej t 0 = 10 C do temperatury końcowej t k = 90 C przy założeniu że moc odprowadzana z układu (moc strat) rośnie liniowo i po czasie τ = 8h osiąga wartość równą 5% mocy znamionowej ogrzewacza. J Ciepło właściwe wody: c s = 4190. kgk zadanie 6 w komorze zainstalowany jest grzejnik o mocy 600 k. 95 % mocy doprowadzonej wykorzystuje się do suszenia, zaś pozostałą część stanowią straty do otoczenia przez ściany komory. ściany te o grubości = 0,25 m i powierzchni 220 m 2 wykonane są z cegły o = 0,29 Temperatura zewnętrznej powierzchni ściany wynosi T z = 313 K. Obliczyć T w na wewnętrznej powierzchni..
zad 7 Ściana pieca elektrycznego złożona jest z następujących warstw o powierzchni F = 2 m 2 : 1. wykładzina szamotowa o grubości 1 = 0,1 m i 1 = 0,7 2. ułożone na przemian obok siebie cegły o 2c = 0,4 0,15 i izolacja cieplna o 2i =. grubość tych warstw w kierunku przewodzenia ciepła są sobie równe i wynoszą 2 = 0,15 m, a szerokości b 2i =b 2c = 0,1 m 3. warstwa blachy stalowej o grubości 3 = 3 mm i 3 = 40 temperatura wewnątrz pieca jest równa t 1 = 780 o C, a w otoczeniu t 2 = 40 o C. Obliczyć gęstość strumienia cieplnego przenikającego przez ścianę w stanie cieplnie ustalonym. Zad 8 Ogniotrwała ściana płaska o 1 = 0,24 m wykonana jest z materiału o przewodności cieplnej właściwej 1 = 1,34. Ściana izolowana jest warstwą o iz = 0,35. stanie cieplnie ustalonym straty cieplne izolowanej ściany nie powinny przekroczyć q = 1820 Przy założeniu, że temperatura na powierzchni wewnętrznej ściany T w na zewnątrz T o m 2. = 1588 K, a temperatura = 263 K, obliczyć wymaganą grubość warstwy izolacyjnej. spółczynnik przejmowania ciepła z powierzchni zewnętrznej ściany z = 10.
zad 9 Ściana pieca elektrycznego złożona jest z następujących warstw: 1. wykładzina szamotowa o grubości 1 = 0,1 m i 1 = 0,7 2. ułożone na przemian obok siebie cegły o 2c = 0,4 i izolacja cieplna o 2i = 0,15. grubość tych warstw w kierunku przewodzenia ciepła są sobie równe i wynoszą 2 = 0,15 m, a wysokości b 2i =b 2c = 0,1 m 3. warstwa blachy stalowej o grubości 3 = 3 mm i 3 = 40 temperatura wewnątrz pieca jest równa t 1 = 780 o C, a w otoczeniu t 2 = 40 o C.spółczynniki przejmowania ciepła z powierzchni zewnętrznej ściany z = 5, i wewnątrz pieca w = 40. Obliczyć gęstość strumienia cieplnego przenikającego przez ścianę w stanie cieplnie ustalonym.
ZAD 10 α w 1 2 3 4 α z Ściana pieca elektrycznego o powierzchni F = 5 m 2 złożona jest z następujących warstw: 1. materiał o grubości 1 = 0,2 m i 1 = 0,1 2. materiał o grubości 2 = 0,5 m 2 = 0,4 3. materiał o grubości 3 = 0,3 m 3 = 0,2 4. warstwa blachy stalowej o grubości 4 = 10 mm i 4 = 15 temperatura wewnątrz pieca jest równa t 1 = 300 o C, a na styku warstwy 1 i 2 t 12 = 210 o C.spółczynniki przejmowania ciepła z powierzchni zewnętrznej ściany z = 5, i wewnątrz pieca w = 8 ścianę w stanie cieplnie ustalonym oraz temperaturę na zewnątrz t z.. Obliczyć strumień cieplny przenikający przez