новая папка 1 / 302209
.pdf2901
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра промышленной теплоэнергетики
ТЕПЛОМАССОБМЕН
методические указания к практическим занятиям
Составители: В.Я. Губарев, А.Г. Арзамасцев
Кадры для региона
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
Липецк Липецкий государственный технический университет
2014
УДК 621.036 (07)
Г93
Рецензент – канд. техн. наук, доц. В.А. Стерлигов
Губарев, В.Я.
Г93 Тепломассобмен [Текст]: метод. указания к практическим занятиям / сост. В.Я. Губарев, А.Г. Арзамасцев. – Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2014. – 20 с.
Методические указания содержат практические задания по дисциплине «Тепломассобмен». Методические указания предназначены для проведения практических занятий и контрольных работ по данной дисциплине у студентов 3-го курса направления «Теплоэнергетика и теплотехника».
© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2014
2
Настоящие методические указания содержат 48 различных заданий по дисциплине «Тепломассобмен» и разделены на 3 равные части (по 16 заданий) по разделам «Стационарный режим теплопроводности», «Конвективный теплообмен» и «Теплообмен излучением». В каждом задании предложены 5 вариантов ответов, из которых правилен только один.
1.Стационарный режим теплопроводности
1.Стенка из шлакобетона длиной 10 м, высотой 35 м и толщиной 0,5 м имеет теплопроводность 0,93 Вт/(м·К). Температура на внутренней поверхности стенки +15ºС, а на наружной поверхности температура составляет -10ºС. Определить тепловой поток теплопроводностью.
1) 1437 Вт;
2)1625 Вт;
3)1815 Вт;
4)1956 Вт;
5)2045 Вт.
2. Найти температуру верхней поверхности льда, если температура нижней поверхности (под водой) равна -10ºС. Слой льда имеет толщину 45 см, коэффициент теплопроводности льда равен 2,25 Вт/(м·К). Плотность теплового потока теплопроводностью 28 Вт/м2.
1)-3,4ºС;
2)-5,4ºС;
3)-2,4ºС;
4)-4,4ºС;
5)-6,4ºС.
3
3. Найти модуль градиента температуры, если плотность теплового потока равна 100 Вт/м2, коэффициент теплопроводности вещества 50 Вт/(м·К).
1)0,5 К/м;
2)1 К/м;
3)2 К/м;
4)3 К/м;
5)4 К/м.
|
|
4. Известно, что для температурного поля частные производные функции |
||||
температуры |
по координатам в определенной точке равны: |
t |
6 К/м; |
|||
|
||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
t |
8 К/м; |
t |
0 К/м. Найти модуль градиента температуры в этой точке. |
||
|
y |
z |
||||
|
|
|
|
|
1)6 К/м;
2)7 К/м;
3)8 К/м;
4) 10 К/м;
5) 14 К/м.
5. Известно, что для температурного поля частные производные функции
температуры по координатам в определенной точке равны: |
t |
0,6 К/м; |
||||
|
|
|||||
|
|
|
x |
|
||
|
t |
0 К/м. Найти положительное значение частной производной |
|
t |
в этой |
|
|
y |
|
z |
|||
|
|
|
|
точке, если плотность теплового потока в данной точке 1 Вт/м2, а коэффициент теплопроводности 1 Вт/(м·К).
1)0 К/м;
2)0,3 К/м;
3)0,3 К/м;
4)0,8 К/м;
5)1 К/м.
4
6. Вектор градиента температуры по отношению к вектору плотности теплового потока.
1) направлен в противоположную сторону;
2) сонаправлен;
3)ортогонален;
4)угол между векторами определяется значением плотности теплового потока;
5)угол между векторами зависит от значения коэффициента теплопроводности.
7.Температура на наружной поверхности исследуемого образца +10ºС, а на внутренней +20ºС. Толщина материала, из которого сделан образец, составляет 10 см. Плотность теплового потока теплопроводностью через образец составляет 300 Вт/м2. Найти коэффициент теплопроводности образца.
1) 0,33 Вт/(м ·К);
2) 1 Вт/(м·К);
3) 3 Вт/(м·К);
4) 4 Вт/(м·К);
5) 5 Вт/(м ·К).
8.Тонкий плоский электронагреватель площадью 0,2 м2 с температурой +200ºС помещен между двумя одинаковыми слоями с коэффициентом теплопроводности 0,35 Вт/(м·К). Мощность нагревателя 1000 Вт. Найти толщину слоя изоляции, при которой температура наружной поверхности составит +50ºС.
1) 0,0021 м;
2) 0,0042 м;
3) 0,0875 м;
5
4) 0,0105 м;
5) 0,021 м.
9. Вычислить плотность теплового потока через плоскую однородную стальную стенку, коэффициент теплопроводности которой равен 40 Вт/(м·К). Толщина стенки 0,05 м. Температуры на поверхностях стенки +100ºС и +90ºС соответственно.
1)1000 Вт;
2)4000 Вт;
3)8000 Вт;
4)10000 Вт;
5)16000 Вт.
10.Плотность теплового потока через плоскую однородную стенку составляет 10000 Вт/м2. Одна поверхность стенки имеет температуру +100ºС, коэффициент теплопроводности стенки 28 Вт/(м·К), ее толщина 0,25 м. Найти температуру второй поверхности стенки (температура второй поверхности больше температуры первой).
1)115ºС;
2)189ºС;
3)213ºС;
4)357ºС;
5)397ºС.
11.Определить тепловой поток через кирпичную стену толщиной 0,1 м и площадью боковой поверхности 5 м2, если коэффициент теплопроводности
6
кирпича 0,3 Вт/(м·К), а температуры на поверхностях стенки +25 и +10ºС соответственно.
1) 5 Вт;
2) 25 Вт;
3)125 Вт;
4)225 Вт;
5)750 Вт.
12.Термическое сопротивление стены жилого дома составляет 9 (м2·К)/Вт.
Найти тепловой поток через стену площадью 30 м2, если перепад температур по толщине стены составляет 30ºС.
1)33,3 Вт;
2)100 Вт;
3)133,3 Вт;
4)200 Вт;
5)500 Вт.
13.Паропровод с температурой пара +120ºС и наружным диаметром 0,1 м
покрыт слоем асбеста толщиной 0,06 м и коэффициентом теплопроводности 0,15 Вт/(м·К). Найти тепловой поток от паропровода на единицу его длины, если температура наружной поверхности изоляции +35ºС.
1)115,5 Вт/м;
2)135,5 Вт/м;
3)141,2 Вт/м;
4)144,5 Вт/м;
5)176,5 Вт/м.
7
14.Определить тепловой поток от трубы длиной 10 м и толщиной стенки 0,1 м в окружающую среду. Коэффициент теплопроводности материала трубы 30 Вт/(м·К), внутренний радиус трубы 0,5 м, перепад температур на внутренней
ивнешней поверхностях трубы равен 210ºС.
1)0,5 МВт;
2)0,7 МВт;
3)0,95 МВт;
4)1,05 МВт;
5)1,17 МВт.
15.Найти толщину изоляционного слоя с коэффициентом теплопроводности 0,2 Вт/(м·К), если температура на внешней поверхности изолируемой трубы +250ºС, а температура на поверхности изоляционного слоя должна быть +30ºС. Тепловой поток в окружающую среду 7578 Вт, внешний диаметр трубы 1м, длина трубы 5 м.
1)0,1 м;
2)0,15 м;
3)0,2 м;
4)0,25 м;
5)0,3 м.
16. Распределение температуры |
по толщине плоской стенки: |
t(x) 250 100 x , где x толщина стенки, |
м. Коэффициент теплопроводности 3 |
Вт/(м·К). Найти плотность теплового потока.
1)100 Вт/м2;
2)150 Вт/м2;
3)200 Вт/м2;
4)250 Вт/м2;
5)300 Вт/м2.
8
2. Конвективный теплообмен
1. Какой из критериев подобия характеризует соотношение поля скоростей
иполя температур и сам является физическим параметром.
1)Re;
2)Pr;
3)Ar;
4)Gr;
5)Nu.
2. Укажите правильную зависимость для нахождения критерия Nu при течении газа в трубе, если известны диаметр трубы d , для газа известны коэффициент теплопроводности газа , плотность , коэффициент теплоемкости с , кинематическая вязкость , коэффициент теплоотдачи от газа к стенке :
1) Nu ;
d
2) Nu ;
d
3) Nu d ;
4) Nu d ;
5) Nu .
d
3. Характерный размер входит в критерий Грассгофа в степени:
1)1;
2)2;
3)3;
4)4;
5)5.
9
4. Критериальное уравнение теплообмена при турбулентном течении жидкости в трубе имеет вид Nu 0,023 Re 0,8 . Как в этом случае коэффициент теплоотдачи зависит от характерного размера d.
1)пропорционален d 0.8 ;
2)пропорционален d1 ;
3)пропорционален d -0,2 ;
4)пропорционален d 0,2 ;
5)другой ответ.
5.Коэффициент теплоотдачи при вынужденной конвекции определяется следующими критериями подобия:
1) Re и Pr;
2) Re и Gr;
3) Gr и Pr;
4) Pe и Gr;
5) Pe и Pr.
6.Для турбулентного течения в трубе коэффициент теплоотдачи пропорционален критерию Рейнольдса в степени:
1) 0,1;
2) 0,5;
3) 0,6;
4) 0,7;
5) 0,8.
7.Медный провод круглого сечения диаметром 15 мм охлаждается поперечным потоком сухого воздуха. Скорость набегающего потока 1 м/с,
10