Пример 3.1. Вычислить плотности тепловых потоков при внут­реннем (Rвн), наружном (Rнар) радиусах цилиндрической стенки, если стационарное распределение (рис. 3.18) температуры попе­рек однослойной цилиндрической стенки имеет логарифмический характер:

Рис. 3.18 - Стационарное распределение температуры попе­рек цилиндрической стенки.
скачать решение(20.54 Кб) скачиваний147 раз(а)

(20.54 Кб) скачиваний147 раз(а)
Пример 3.2. Рассчитать плотности тепловых потоков, перено­симых конвекцией в направлении движения а) воды со скоростью ?в=1,2 м/с и б) атмосферного воздуха со скоростью ?вх =12 м/с при одинаковых их температурах t =80°С,
скачать решение (15.97 Кб) скачиваний142 раз(а)

Пример 3,3. Рассчитать плотности тепловых потоков, излучаемых в окружающее полупространство поверхностью асбеста при температурах 50°С и 500°С и поверхностью алюминия при тех же температурах.
скачать решение(8.72 Кб) скачиваний135 раз(а)

(8.72 Кб) скачиваний135 раз(а)
Пример 3.4. Цилиндрический аппарат диаметром D=2,5м и высотой Н=6м покрыт слоем асбестовой теплоизоляции толщи­ной ?=100 мм. Температуры внутренней и наружной поверхно­стей изоляции tм1 = 150 и tм2 = 45С. Определить тепловой поток, теряемый через слой изоляции.
скачать решение (11.47 Кб) скачиваний147 раз(а)

Пример 3.5. Определить плотность теплового потока через пло­скую трехслойную стенку, состоящую из стальной стенки толщи­ной ?ст = 16 мм, огнеупорной кирпичной кладки ?К=126 мм и слоя асбеста ?а = 75 мм, при температуре внутренней поверхности стальной стенки tw1=700°С и температуре наружной поверхности асбеста tw2 = 50°С.
скачать решение(9.26 Кб) скачиваний155 раз(а)

(9.26 Кб) скачиваний155 раз(а)
Пример 3.6. Аппарат сферической формы из нержавеющей ста­ли имеет внутренний радиус 320 мм и наружный радиус 360 мм. Внутри имеется слой эмали толщиной 5 мм, а снаружи аппарат покрыт слоем стеклянной ваты толщиной 60 мм. Температура внутренней поверхности слоя эмали tw1=440°С и наружной по­верхности теплоизоляции tw2=55°С. Определить тепловой поток, проходящий через трехслойную стенку.
скачать решение (11.78 Кб) скачиваний131 раз(а)

Пример 3.7. Определить значение коэффициента теплопровод­ности нитробензола при 120°С,
скачать решение (9.44 Кб) скачиваний138 раз(а)

Пример 3.8. Определить теплопроводность сухого воздуха при 300°С.
скачать решение(8.78 Кб) скачиваний139 раз(а)

(8.78 Кб) скачиваний139 раз(а)
Пример 3.9. Вычислить теплопроводность газовой смеси сле­дующего состава (по объему): водород - 50 % , оксид углерода -40 % , азот - 10 % .
скачать решение (17.25 Кб) скачиваний136 раз(а)

Пример 3.10. Теплоизоляция печи состоит из слоя огнеупор­ного кирпича (?1=500 мм) и строительного кирпича (?2=250 мм). Температура в печи tг1 = 1300°С, температура воздуха в помеще­нии tг2=25°С. Определить: а) потери теплоты через 1 м2 поверх­ности стенки; б) температуры внутренней (tw1) и наружной (tw2) поверхностей кладки и поверхности контакта двух слоев (tсл). Коэффициенты теплоотдачи от печных газов к внутренней стенке а1=35,0Вт/(м2·К) и от наружной по­верхности к окружающему воздуху а2=16,0Вт/(м2·К). Теплопроводность огне­упорного кирпича ?1=1,05 Вт/(м·К) и строительного кирпича ?2=0,75 Вт/(м·К) (табл. XXIII).

Рис. 3.19 - Стационарное распределение темпера­туры поперек двухслойной плоской стенки.
скачать решение(22.77 Кб) скачиваний149 раз(а)

(22.77 Кб) скачиваний149 раз(а)
Пример 3.11. Найти максимальную температуру стальной стенки при передаче теплоты от насыщенного водяного пара (рабс=0,4 МПа): а) к воздуху при атмосферном давлении; б) к воде. Средние температуры воздуха (tвх) и воды (tв) одинаковы и равны 30°С. Значения коэффициентов теплоотдачи со стороны конден­сирующегося пара (ап), воздуха (авх) и воды (ав) принять прибли­женно по табл. 3.3 (как для турбулентного течения воздуха и во­ды). Учесть наличие загрязнений с обеих сторон стенки, толщина которой 5„ = 4 мм.

Рис. 3.20 - Стационарное распределение температуры поперек трехслойной стенки 
скачать решение (28.6 Кб) скачиваний138 раз(а)

Пример 3.12. Пары аммиака в количе­стве G=200 кг/ч с начальной температурой tн=95°С конденсируются при давлении 1,19МПа. Конденсат выходит из аппарата при температуре на 5 К ниже температуры конденсации. Определить необходимый рас­ход воды при ее начальной температуре tвп=15°С, если минимальная разность темпе­ратур теплоносителей допускается в 5 К.
скачать решение(29.23 Кб) скачиваний153 раз(а)

(29.23 Кб) скачиваний153 раз(а)
Пример 3.13. Физическая теплота крекинг остатка использу­ется для подогрева нефти. Сравнить значения средних разностей температур теплоносителей в теплообменнике для случаев прямо- и противотока, если крекинг остаток имеет начальную и конечную температуры tкрн =300°С и tкрк= 200°С, а нефть tнфк=25°С и tнфн=175°С.

Рис. 3.21 - Изменение температур при прямо- (а.) а протнвоточном (б) движении теплоносителей.
скачать решение(17.45 Кб) скачиваний134 раз(а)

Пример 3.14. Определить среднюю разность температур теп­лоносителей в теплообменнике, имеющем два хода в трубном и один ход в межтрубном пространстве (рис. 3.22) при начальной и конечной температурах горячего теплоносителя Тн=80°С и Тк=40°С и начальной и конечной температурах холодного теплоносителя

Рис. 3.22 - Двухходовой теп­лообменник без поперечных перегородок в межтрубном прост.
скачать решение(22.66 Кб) скачиваний143 раз(а)

 Пример 3.15. Определить коэффициент теплоотдачи для воды, проходящей внутри трубы диаметром 40x2,5 мм и длиной L=2,0 м со скоростью ?=1,0 м/с. Средняя температура воды tf=47,5°С; температура внутренней поверхности трубы tw=95°С.

скачать решение(14.42 Кб) скачиваний139 раз(а)

(14.42 Кб) скачиваний139 раз(а)
Пример 3.16. Внутри труб внутренним диаметром d=0,053 м и длиной L=3,0 м нагревается бензол, перемещающийся со ско­ростью ?=0,080 м/с и имеющий среднюю температуру tf=40°С. Температура внутренней поверхности стенки трубы tw=70°С. Оп­ределить коэффициент теплоотдачи от стенки к бензолу.
скачать решение(22.84 Кб) скачиваний129 раз(а)

(22.84 Кб) скачиваний129 раз(а)
Пример З.17. Толуол при средней температуре tf=30°С прохо­дит по горизонтальным трубам внутренним диаметром d=21 мм и длиной L=4,0 м со скоростью ?=0,050 м/с. Температура внут­ренней стенки трубы tw=50°С. Определить коэффициент тепло­отдачи от стенки к толуолу.
скачать решение(21.6 Кб) скачиваний127 раз(а)

(21.6 Кб) скачиваний127 раз(а)
Пример З.18. По трубному пространству теплообменника про­качивается водный раствор хлорида кальция (холодильный рассол) (массовая доля СаС12 24,7 %) при средней температуре tf=-20°С со скоростью ?=0,10 м/с. Внутренний диаметр труб d=21мм, длина L=3,0 м. Температура внутренней поверхности трубы tw =-10°С. Вычислить коэффициент теплоотдачи от стенки к рассолу.
скачать решение(23.22 Кб) скачиваний133 раз(а)

(23.22 Кб) скачиваний133 раз(а)
Пример З.19. Рассчитать значение коэффициента теплоотдачи в условиях предыдущего примера, но при большей скорости рас­сола ?=1,20 м/с.
скачать решение (15.04 Кб) скачиваний136 раз(а)

Пример 3.20. Определить значения коэффициентов теплоот­дачи от наружной поверхности труб с внешним диаметром d=44,5 мм к потоку воздуха для двух случаев: а) поперечное обте­кание многорядного шахматного пучка труб под прямым углом со скоростью воздуха в узком сечении ?=12 м/с; б) прохождение воздуха по межтрубному пространству кожухотрубчатого теплообменника с поперечными перегородками при расчетной скорости воздуха в вырезе перегородки также равной 12 м/с (рис. 3.3). Значение средней температуры воздуха tf=200°С и давление в потоке (атмосферное) в обоих случаях одинаковы.

Рис. 3.3 – Одноходовой теплообменник с поперечными перегородками в межтрубном пространстве
скачать решение(23 Кб) скачиваний136 раз(а)

(23 Кб) скачиваний136 раз(а)
Пример 3.21. По трубному пространству вертикального теп­лообменника, состоящего из 61 трубы диаметром 32 х 2,5 мм и вы­сотой Н=1,25 м, стекает сверху Vс=13,0 м3/ч тетрахлорида угле­рода со средней температурой tf=50°С. Температура внутренней поверхности труб tw=24°С. Сравнить значения коэффициентов теплоотдачи между внутренней поверхностью трубы и тетрахлоридом углерода в двух случаях: а) пленочное стенание по внутренней поверхности труб; б) отекание при полном заполнении по­перечного сечения труб.
скачать решение(38.88 Кб) скачиваний134 раз(а)

(38.88 Кб) скачиваний134 раз(а)Пример 3.22, Определить коэффициент теплоотдачи в усло­виях свободной (естественной) конвекции (например, в баке дос­таточных размеров) изопропилового спирта, имеющего среднюю температуру tf =60°С. Греющая вода проходит внутри горизон­тальных труб внешним диаметром d=30мм. Температура на­ружной поверхности труб tw=70°С.
скачать решение (17.1 Кб) скачиваний129 раз(а)

Пример 3.23. Требуется вычислить значение коэффициента теплоотдачи от насыщенного пара бензола к наружной поверхно­сти пучка вертикальных труб высотой Н = 4,0 м. Температура наружной поверхности стенок tw =75 °С.
скачать решение (12.6 Кб) скачиваний136 раз(а)

Пример 3.24. Определить значение коэффициента теплоотда­чи от внутренней поверхности вертикальных труб диаметром 21 мм к кипящему при атмосферном давлении толуолу. Температура внутренней стенки трубы tw=128°С,
скачать решение (14.19 Кб) скачиваний135 раз(а)

Пример 3.25. Рассчитать необходимую длину одноходового кожухотрубчатого теплообменника, имеющего 111 стальных труб диаметром 25x2 мм, в трубном пространстве которого нагрева­ется метанол от tн=15 до tк =40°С. Горячая вода движется про­тивотоком и охлаждается от 90 до 40 °С. Расход метанола G=22,6 кг/с, коэффициент теплоотдачи от воды к наружной по­верхности труб ан = 940 Вт/(м2·К), суммарная тепловая проводи­мость загрязнений стенки трубы 1/rт = 1700 Вт/(м2·К), температура внутренней поверхности слоя загрязнений со стороны метанола tw=38°С.

Рис. 3.23 - Изменение температур при противоточном движении теплоносите­лей 
скачать решение(40.74 Кб) скачиваний141 раз(а)

 Пример 3.26. Определить необходимую поверхность и длину трубчатой части двухходового кожухотрубчатого теплообменника (рис. 3.22), в трубном пространстве которого подогревается от tи =2 до tк=90 °С воздух при абсолютном давлении 800 мм рт. ст. Объ­емный расход воздуха при нормальных (0°С и 760 мм рт, ст.) ус­ловиях V0 = 8500 м3/ч. Общее число труб диаметром 38х2мм теп­лообменника n=450; в межтрубном пространстве конденсируется насыщенный водяной пар при абсолютном давлении 2,0 кгс/см2; коэффициент теплоотдачи от пара к наружной поверхности труб ап=9700 Вг/(м2·К). Учесть наличие загрязнений на поверхности труб,

Рис. 3.24. Изменение температуры воз­духа, нагреваемого конденсирующимся паром
скачать решение(45.41 Кб) скачиваний132 раз(а)

 Пример 3,27. Определить коэффициент теплопередачи и плотность теплового потока в кипятильнике с вертикальными стальными трубами высотой H=4,0 м и диаметром 38х2 мм, где под абсолютным давлением 0,36 кгс/см2 при температуре tкип=80°С кипит 20 %-й водный раствор аммонийной селитры. Насыщенный водяной пар конденсируется при абсолютном давлении 1,1 кгс/см2. Учесть термические загрязнения стенки.

скачать решение(31.98 Кб) скачиваний138 раз(а)

(31.98 Кб) скачиваний138 раз(а)Пример 3.28. Определить необходимую поверхность противоточного теплообменного аппарата, в котором горячее масло (удельная теплоемкость с1=1670 Дж/(кг·К)) в количестве 3,0 т/ч ох­лаждается от t1и=100 до t1к= 25°С холодной жидкостью, нагре­вающейся от t2к=20 до t2н=40°С. Коэффициент теплопередачи изменяется с температурой масла согласно данным рис. 3.26.
скачать решение (47.92 Кб) скачиваний135 раз(а)

Пример 3.29. Методом последовательных приближений (ите­рационным методом) определить плотность теплового потока и необходимую поверхность теплопередачи в горизонтальном кожухотрубчатом теплообменнике, в межтрубном пространстве ко­торого происходит конденсация 3,9·103 кг/ч насыщенного пара бензола при давлении 1 кгс/см2, а выделяющаяся при этом тепло-га конденсации отводится водой, проходящей по трубам диамет­ром 25х2 мм со скоростью 0,55 м/с и нагревающейся от t2н= 20 до t2к= 45°С, Среднее число труб в вертикальном ряду теплообмен­ника nр = 9.
скачать решение (93.35 Кб) скачиваний134 раз(а)

Пример 3.30. Вычислить значение коэффициента теплопереда­чи и необходимую высоту слоя насадки при охлаждении 20·103 кг/ч воздуха атмосферного давления от 80 до 20°С в насадочном ап­парате диаметром 2,0 м, заполненном керамической насадкой 25х25х3 мм, по поверхности которой стекает 18,0 м3/ч воды при средней температуре 15°С.
скачать решение(25.22 Кб) скачиваний132 раз(а)

(25.22 Кб) скачиваний132 раз(а)Пример 3.31. Определить потерю теплоты за счет лучеиспус­кания (^., а также общую потерю лучеиспусканием и конвекцией (3 от поверхности стального аппарата цилиндрической формы вы­сотой Н=2,0 м и диаметром D=1,0 м. Размеры помещения 10x6x4 м. Температура стенки аппарата t1=70°С температура воздуха и стенок помещения t2=20°С.
скачать решение (31.58 Кб) скачиваний137 раз(а)

Пример 3.32. Определить температуру наружной стенки слоя изоляционного материала (асбеста) и плотность теплового потока, если температура внутренней поверхности асбеста 220°С, толщи­на слоя 80 мм, а температура окружающего воздуха 25°С.
скачать решение (12.81 Кб) скачиваний132 раз(а)

Пример 3.33. Определить среднюю температуру пластины из текстолита толщиной 2R=20 мм и продольным размером L=240 мм при охлаждении ее от начальной температуры t0=80°С двухсторонним потоком атмосферного воздуха с температурой tf=10°С и скоростью 7,5 м/с через ?=7 мин после начала процесса охлаждения.

Рис. 3.29. Нестационарное распределение температуры при симметричном охлаждении плоской пластины
скачать решение(29.44 Кб) скачиваний131 раз(а)

Пример 3.34. Определить температуру на поверхности и в цен­тре шаровой частицы из активированного угля радиусом R=5 мм, которая охлаждается в течение 30 с от равномерной температуры t0=100°С воздухом, имеющим скорость ?= 0,60 м/с и температу­ру tf=25°С. Плотность, удельная теплоемкость и теплопровод­ность угля ?=700кг/м3, с=840Дж/(кг·К) и ?=0,20Вт/(м·К) соответственно.

скачать решение (26.55 Кб) скачиваний50 раз(а)

Пример 3.35. Определить эффективность (холодильный коэф­фициент) компрессионной установки, работающей по обратному циклу Карно, при температуре испарения -20°С и конденсации хладоагента 25°С.
скачать решение (9.49 Кб) скачиваний123 раз(а)

Пример 3.36. Для фреоновой холодильной установки холодопроизводительностью Q0=60кВт, работающей по сухому циклу с переохлаждением жидкого хладоагента и его дросселированием, определить удельную холодопроизводителъность, значение холо­дильного коэффициента, отводимый в конденсаторе тепловой по­ток, и необходимую поверхность теплопередачи конденсатора, расход циркулирующего в установке хладоагента (Gх), необходи­мый расход воды в конденсаторе и потребляемую компрессором мощность при температуре испарения фреона-12 t1=-30 °С, тем­пературе его конденсации t2 = 25°С, температуре переохлаждения t3=21°С; температурах воды на входе и выходе из конденсатора tвк=15°С и tнк=18°С; коэффициент теплопередачи в конденса­торе К=2400 Вт/(м2·К).
скачать решение(34.83 Кб) скачиваний135 раз(а)

(34.83 Кб) скачиваний135 раз(а)
Пример 3.37. Определить холодопроизводигельность аммиач­ного вертикального компрессора при температуре испарения -25°С, температуре конденсации 30°С и температуре переохлаждения 25°С, если при нормальных условиях он имеет холодопроизводительностъ Q0=175 кВт.
скачать решение (21.94 Кб) скачиваний129 раз(а)

Пример 3.38, Определить расход получаемого жидкого возду­ха и затраты мощности при переработке 200 кг/ч сжимаемого до 200 кгс/см2 воздуха по простому регенеративному циклу Линде. Температура изотермического сжатия воздуха (рис. 3.17) 25°С. Дросселирование происходит с 200 кгс/см2 до атмосферного давле­ния (1 кгс/см2). Потери холода в окружающую среду 10,7кДж/м3 воздуха (при нормальных условиях).
скачать решение (18.7 Кб) скачиваний138 раз(а)

Пример 3.39. Определить необходимую поверхность кожухотрубчатого теплообменного аппарата и расход охлаждающей воды при охлаждении 18 т/ч метанола от 68 до 20°С. Вода перемещает­ся противотоком и нагревается от 10 до 42°С. Число труб одноходового теплообменника 21, их диаметр 35x3,5 мм. Температура стенки трубы со стороны жидкого метанола 50°С. Коэффициент теплоотдачи к воде ав=1100 Вт/(м?·К).
скачать решение (34 Кб) скачиваний143 раз(а)

Пример 3.40. При атмосферном давлении нагревается V=6000м3/ч воздуха (объемный расход отнесен к 0°С и 760 мм рт, ст.) от 20 до 120°С насыщенным водяным паром. Избыточное давление пара 6 кгс/см? влажность 3 %. Определить необходимую поверхность теплопередачи одноходового кожухотрубчатого теплообменника с 120 трубками диаметром 38x2 мм и расход греюще­го пара. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности трубок агп = 9500 Вт/(м?·К).
скачать решение(36.73 Кб) скачиваний140 раз(а)