1.9. Теплопередача
При граничних умовах першого роду густина теплового потоку через плоску однорідну стінку становить
,
(28)
де
- коефіцієнт теплопровідності стінки,
;
-
товщина стінки, м;
-
температури стінки ззовні,
(рис. 1.2).
Розглянемо теплопровідність через плоску стінку, яка складається з декількох матеріалів (рис. 1.3).
Густина теплового потоку через багатошарову стінку при граничних умовах першого роду визначається як
.
(29)
Передача теплоти від одного теплоносія до іншого (рідина або газ) через розділяючи їх стінку називається теплопередачею.
Розглянемо плоску стінку, що омивається з обох боків рідиною (рис. 1.4). Формула, для визначення густини теплового потоку через одношарову стінку при граничних умовах третього роду (рис. 1.3) має вигляд
,
(30)
–коефіцієнт
тепловіддачі від рідини з температурою
tр1
до стінки,
Рис. 1.2 Схема зміни температури при передачі теплоти через плоску однорідну стінку при граничних умовах першого роду |
Рис. 1.3 Схема зміни температури при передачі теплоти через багатошарову стінку при граничних умовах першого роду |
– коефіцієнт
тепловіддачі від стінки до рідини з
температурою tр2,
;
- товщина стінки, м;
-
коефіцієнт теплопередачі матеріалу
стінки,
.
Рис. 1.4 Схема зміни температури при передачі теплоти через плоску однорідну стінку при граничних умовах третього роду
У випадку багатошарової стінки, густина теплового потоку при теплопередачі визначається за формулою
.
(31)
2. Завдання на контрольну роботу
Задача 1. В газгольдері ємністю V знаходиться при тиску р1 і температурі t1 газова суміш, об’ємний склад якої rH2 , rCO , rCH4 , rCO2 , rN2 . Після використання деякої кількості суміші тиск і температура в газгольдері понизилися до р2 і t2. Визначити масу використаної суміші і парціональні тиски компонентів суміші при їх кінцевому стані.
Вихідні дані
Величина |
Остання цифра залікової книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
V, м3 |
2500 |
2400 |
2300 |
2200 |
2100 |
2000 |
1900 |
1800 |
1500 |
1600 |
р1, МПа |
0,45 |
0,50 |
0,55 |
0,60 |
0,65 |
0,70 |
0,75 |
0,80 |
0,55 |
0,60 |
t1, °С |
17 |
20 |
23 |
30 |
17 |
20 |
23 |
30 |
17 |
20 |
р2, МПа |
0,12 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,30 |
0,35 |
0,30 |
0,30 |
0,25 |
0,30 |
t2, °С |
10 |
10 |
12 |
14 |
10 |
10 |
12 |
17 |
10 |
10 |
Величина |
Передостання цифра залікової книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
rH2 |
0,43 |
0,42 |
0,40 |
0,38 |
0,38 |
0,40 |
0,42 |
0,44 |
0,46 |
0,48 |
rCO |
0,12 |
0,16 |
0,14 |
0,15 |
0,15 |
0,14 |
0,15 |
0,16 |
0,12 |
0,10 |
rCH4 |
0,26 |
0,24 |
0,25 |
0,27 |
0,22 |
0,31 |
0,24 |
0,20 |
0,23 |
0,19 |
rCO2 |
0,12 |
0,10 |
0,12 |
0,10 |
0,16 |
0,10 |
0,12 |
0,12 |
0,10 |
0,15 |
rN2 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,10 |
0,09 |
0,05 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,08 |
Задача 2. балоні ємністю V знаходиться кисень з тиском р1 і температурою t1. Після нагріву температура підвищилась до t2. Визначити масу газу, кінцевий тиск і кількість теплоти, що пішло на нагрів, вважаючи залежність теплоємкості від температури:
а) незалежною;
б)
лінійною Сvm
= 0,6527 + 0,00012724 · t
.
Вихідні дані
Величина |
Остання цифра залікової книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
V, л |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
р1, МПа |
0,20 |
0,20 |
0,50 |
0,40 |
0,35 |
0,30 |
0,30 |
0,30 |
0,25 |
0,20 |
Величина |
Передостання цифра залікової книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
t1, °С |
30 |
20 |
80 |
50 |
40 |
30 |
20 |
30 |
25 |
20 |
t2, °С |
350 |
300 |
450 |
450 |
500 |
330 |
350 |
380 |
370 |
400 |
Задача 3. Повітря з початковим об’ємом V1 і температурою t1 нагрівається при постійному тиску р до температури t2. Визначити кількість підведеної теплоти, роботу розширення і зміну внутрішньої енергії.
Вихідні дані
Величина |
Остання цифра залікової книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
V1, м3 |
0,50 |
0,40 |
0,20 |
0,30 |
0,50 |
0,60 |
0,40 |
0,25 |
0,35 |
0,50 |
р, МПа |
0,60 |
0,30 |
0,20 |
0,60 |
0,40 |
0,40 |
0,30 |
0,25 |
0,20 |
0,20 |
Величина |
Передостання цифра залікової книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
t1, °С |
17 |
27 |
18 |
30 |
40 |
30 |
17 |
27 |
17 |
27 |
t2, °С |
500 |
400 |
200 |
300 |
500 |
550 |
250 |
200 |
400 |
300 |