ДЗ2_вар6
.docxУсловие задания
Через плоскую стенку котла теплота передается от дымовых газов кипящей воде. Принимая температуру газов tж1 = 850 0С, воды tж2 = 150 0С, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1 = 60 Вт/(м2 К) и от стенки к воде α2 = 1000 Вт/(м2 К), требуется выполнить следующее:
1. Подсчитать термические сопротивления R, коэффициенты теплопередачи k, эквивалентные коэффициенты теплопроводности и значения плотности теплового потока q для следующих случаев:
a) стенка стальная, совершенно чистая, толщиной δ2 = 12 мм и теплопроводностью λ2=50 Вт/(м*К);
б) стенка медная, совершенно чистая, толщиной δ2 = 12 мм и теплопроводностью =350 Вт/(м*К);
в) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной δ3 = 10 мм и теплопроводностью λ3 = 2 Вт/(м*К);
г) условия те же, что в случае «в», дополнительно на поверхности накипи имеется слой масла толщиной δ4 = 1 мм и теплопроводностью λ4 = 0,1 Вт/(м*К);
д) условия те же, что в случае «г», дополнительно со стороны газов стенка покрыта слоем сажи толщиной δ1 = 2 мм и теплопроводностью λ1 = 0,2 Вт/(м*К);
2. Приняв значение плотности теплового потока для случая «а» за 100%, подсчитать в процентах плотность теплового потока для всех остальных случаев.
3. Определить аналитически температуры на границах всех слоев стенки tстi случая «д».
4. Проверить подсчитанные температуры графическим методом.
5. Построить в масштабе для случая «д» схему изменения температуры в стенке.
Решение задания
1. Определение термических сопротивлений.
От газа к стенке:
От стенки к кипящей воде:
Стальная стенка котла:
Медная стенка котла:
Слой накипи:
Слой масла:
Слой сажи:
2. Определение коэффициента теплоотдачи k, эквивалентных коэффициентов теплопроводности λэкв и плотности теплового потока q.
Для случая «а».
Для случая «б».
Для случая «в».
Для случая «г».
Для случая «д».
3 . Определение температуры на границах слоев стенки аналитическим методом для случая «д».
Рисунок 1 – график распределения температуры в стенке.
4. Определение температуры на границах слоев стенки графическим способом для случая «д».
Рисунок 2 – определение температуры на границах слоев графическим методом.
Таблица 1 – результаты расчетов.
Условие |
k |
λэкв |
q |
|
кВт/м2 |
% |
|||
а |
|
- |
39.081 |
100,00 |
б |
59.48 |
- |
39.538 |
101.17 |
в |
43.65 |
4.198 |
30.55 |
78.17 |
г |
30.39 |
1.509 |
21.27 |
54.43 |
д |
23.30 |
0.990 |
16.31 |
41.73 |
Таблица 2 – температура на границе слоев
tст |
Аналитический расчёт |
Графический расчёт |
1 |
◦С |
575 ◦С |
2 |
◦С |
415 ◦С |
3 |
◦С |
410◦С |
4 |
◦С |
330 ◦С |
5 |
◦С |
165 ◦С |