Контрольне завдання № 21

1. Розв’язання

Визначимо коефіцієнт теплового випромінювання сталі, для цього запишемо закон Стефана-Больцмана для сірого тіла.

Знаючи коефіцієнти теплового випромінювання двох матеріалів можемо оцінити ефективність нанесеного покриття:

Відповідь:

Нанесення покриття має вищу теплову ефективність на 8%.

2. Розв’язання

Знаходження коефіцієнта тепловіддачі залежить від режиму течії, тому визначимо число Рейнольдса, для цього при середній температурі Натрію знаходимо за Таблицями [1,2] теплофізичні властивості:

Режим турбулентний. При турбулентній течії чистих рідких металів коефіцієнт тепловіддачі визначаємо за формулою Лайона:

В даному випадку:

Знаючи густину теплового потоку q можемо визначити температуру стінки труби використовуючи закон Ньютона-Ріхмана.

Відповідь:

Враховуючи, що латунний припій повинен витримати температуру с запасом 1,3 :

- тому Латунний припій використовувати не слід бо він не витримає теплового навантаження .

Література: 1. В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.

2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967 - 474 с.

Контрольне завдання № 22

1. Розв’язання

Тепловий потік знаходимо за формулою:

В даній формулі невідомій коефіцієнт тепловіддачі. Знаходження коефіцієнта тепловіддачі залежить від режиму течії, тому визначимо число Рейнольдса, для цього при середній температурі натрію знаходимо за таблицями [1,2] теплофізичні властивості:

Режим турбулентний. При турбулентній течії чистих рідких металів коефіцієнт тепловіддачі визначаємо за формулою Лайона:

В даному випадку:

Визначимо тепловий потік, який треба відвести:

Відповідь:

Література: 1. В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.

2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967 - 474 с.

2. Розв’язання:

Необхідно визначити . Для цього визначимо кожну складову окремо. Використовуємо закон Стефана-Больцмана:

.

Для розрахунку випромінювальної здатності при наявності екрану необхідно визначити приведений ступінь чорноти:

Складаємо тепловий баланс для екрана:

Підставимо у тепловий баланс всі відомі величини і знаходимо температуру поверхні екрану:

Визначимо випромінювальну здатність трубопроводу за наявності екрану:

Виконаємо порівняння:

Відповідь:

За наявності екрану трубопровід випромінює у 2,1 рази менше енергії.

Контрольне завдання № 23

1. Відповідь:

При використанні рідкометалевих теплоносіїв інтенсивність теплообміну до поверхні зростає у десятки разів. Рідкометалеві теплоносії поєднують переваги води та пари, а саме низький тиск від пари та високий коефіцієнт тепловіддачі від води. Рідкометалеві теплоносії слід застосовувати, коли при малих тисках необхідно досягати високих температур. Наприклад, якщо необхідно забезпечити температурний режим на рівні 374 ⁰С то при використанні теплоносія «вода» - матимемо тиск біля 224ат, який є виском і конструкція потребуватиме укріплення, а значить більших матеріальних і фундаментальних затрат.

Переваги рідкометалевих теплоносіїв:

1. Процес передачі теплоти в умовах високих температур може бути здійснений при низьких тисках

2. Рідкі метали викликають слабку корозію матеріалів конструкції.

3. Висока теплопровідність, та незамінність при використанні в ядерних енергетичних установках на швидких нейтронах.

4. Не розвивається кавітація.

До недоліків слід віднести:

1. Більші затрати на прокачування у порівнянні з водою.

2. Хімічно активні.

3. Важкі метали токсичні

4. Необхідно догрівати рідкометалевий теплоносій до температури плавлення.

5. Наявність контактного термічного опору.

2. Розв’язання :

Застосовуємо закон Стефана-Больцмана для сірих тіл:

Тоді

Густина потоку випромінювання збільшилась у 1,3 рази, отримуємо нове значення теплового потоку . Визначимо температуру галогенових ламп для нових умов:

Тоді

Визначимо у скільки разів треба збільшити температуру ламп:

Відповідь:

Для того, щоб густина потоку випромінювання збільшилася у 1,3 рази необхідно збільшити температуру ламп у 1,1 рази