Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Задача 1
Через кирпичную стену передается теплота. Постоянные темпера- туры на поверхностях стены t1 и t2, коэффициент теплопроводности кирпича (), толщина стены (), площадь изотермической поверхности (F) даны в табл. 1 по вариантам. Рассчитать: плотность теплового потока ( 2 q, Вт/м ); теплоту, переданную через стену за сутки (Q, Дж); координату изотермической поверхности (х0) с температурой о t = 0 С.Задача 2
Теплота передается через стенку трубы толщиной = 50 мм. По- стоянные температуры на внутренней поверхности трубы (t1) и на наружной (t2), а также коэффициент теплопроводности стенки (), внут- ренний диаметр (d1) и длина (ℓ) трубы даны в табл. 2 Рассчитать: линейную плотность теплового потока (q, Вт/м); количество теплоты, передаваемой через стенку трубы за одни сутки (Q, Дж); температуру изотермической поверхности в середине стенки r r трубы (t), т.е. при r 1 2 . Сравнить полученную температуру 2 t с t 1 t2 cp , объяснить причину несовпадения температур t и tср, пока- 2 зать t и tср на графике распределения температур по толщине стенки.Задача 3
Теплота передается через плоскую стальную стенку с коэффициен- том теплопроводности с=40 Вт/(мК) от дымовых газов к кипящей во- де. Толщина стенки (с), температура дымовых газов (tж1), температура воды (tж2), коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (1) и от стенки к воде (2) даны в табл. 3 по вариантам. Определить: коэффициент теплопередачи (К, Вт/ 2 (м К)) от газов к воде; плотность теплового потока, передаваемого через стенку (q, Вт/м2); температуры на поверхностях стенки со стороны газов (t1) и со стороны воды (t2). Построить график распределения температур по толщине стенки. Нанести на график температуры tж1 и tж2. В процессе эксплуатации стенка со стороны воды покрылась слоем накипи толщиной н, коэффициент теплопроводности накипи н=1,0 Вт/мК. Рассчитать для этого случая К, q, t1, t2, температуру на поверхно- сти накипи (tн). Построить график распределения температур по тол- щине стенки и накипи. Дать сравнительный анализ двух графиков. Данные, необходимые для решения задачи, содержатся в табл. 3Задача 4
Теплота передается через стенку стальной трубы толщиной с=3 мм (с=50 Вт/(м·К)) от дымовых газов к кипящей воде. Внутренний диа- метр трубы (d1), температура дымовых газов (tж1), температура кипящей воды (tж2), коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к наружной по- верхности трубы (1), коэффициент теплоотдачи от внутренней поверх- ности трубы к воде (2) даны в табл. 4 Рассчитать: коэффициент теплопередачи (К, Вт/(м2·К)) от газов к воде; линейную плотность теплового потока (q, Вт/м); температуры на внутренней поверхности трубы (t1) и на наруж- ной поверхности (t2). Построить график распределения температур по толщине стенки. Нанести на график температуры tж1 и tж2. В процессе эксплуатации на внутренней поверхности образовался слой накипи толщиной (н). Рассчитать для этого случая К, q, t1, t2, температуру на поверхно- сти накипи (tн). Принять коэффициент теплопроводности накипи н=0,8 Вт/м·К. Построить график распределения температур по толщине стенки и накипи. Дать сравнительный анализ двух графиков.Задача 5
По стальному теплоизолированному трубопроводу, расположенно- му на открытом воздухе, передается горячий теплоноситель. Толщина стенки трубы =3 мм, коэффициент теплопроводности стали =50 Вт/(м·К). Температура окружающего воздуха о tж=20 С, ко- эффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воз- духу =10 Вт/ 2 (м К). Остальные данные, необходимые для расчета: внутренний диаметр трубы (d1), температура на внутренней поверхно- сти стальной трубы (t1), толщина слоя изоляции (из) и коэффициент теплопроводности изоляции (из) даны в табл. 5 по вариантам. Рассчитать: температуру на поверхности изоляции (tиз); температуру наружной поверхности стальной трубы (t2); суточную потерю тепла на участке трубы длиной 100 м (Q, Дж). Ответы выделить. Изобразить схематически график распределения температур по толщине стенки трубы и по толщине изоляции.Задание № 2 Расчет нестационарной теплопроводности
Задание № 2 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.Задача 1
Тонкая пластина из пластика толщиной 2 = 6 мм с размерами 2× 2 3 м , с начальной температурой tН погружается в горячую среду с температурой о tЖ = 100 С. Коэффициент теплопроводности (), теплоемкость (с), плотность () для материала пластины, а также постоянный коэффициент теплоот- дачи в процессе нагрева () и другие данные, необходимые для расчета, приведены в табл. 1 по вариантам. Определить температуру в центре (tц) и на поверхности (tп) пласти- ны через время 1 после погружения пластины в горячую среду. Изобразить график распределения температуры по толщине пла- стины для моментов времени = 0, = 1, = . Определить полное количество тепла, воспринятого пластиной в процессе нагрева (Qп, Дж). Ответы выделить.Задача 2
Длинный стальной вал диаметром d = 40 мм с начальной темпера- турой tн погружается в воду с температурой tж. Свойства стали: теплопроводность =40 Вт/(м·К), теплоемкость с=460 Дж/ 3 (кг·К), плотность =7900 кг/м . Коэффициент теплоотдачи в процессе охлаждения () и другие данные, необходимые для расчета, приведены в табл. 2 по вариантам. Определить температуры в центре (tц) и на поверхности (tп) вала через время (1) после его погружения в холодную воду. Изобразить график распределения температуры по диаметру вала для моментов времени = 0, = 1, = . Определить полное количество тепла (Qп, Дж/м), отданное валом в процессе охлаждения, в расчете на ℓ = 1 м его длины. Ответы выделить.Задача 3
Длинный металлический стержень диаметром d=50 мм с начальной температурой tн помещен в печь с температурой tж для термической об- работки. Коэффициент теплопроводности (), удельная теплоемкость (с), плотность () материала стержня, коэффициент теплоотдачи () и дру- гие исходные данные, необходимые для расчета, приведены в табл. 3 по вариантам. Сколько времени (1, сек) стержень должен оставаться в печи, что- бы температура в центре стержня (tц) достигла заданной величины? Ка- кую температуру в этот момент времени будет иметь поверхность стержня (tп)? Изобразить график распределения температуры по диаметру вала для моментов времени = 0, = 1, = . Определить полное количество тепла (Qп, Дж/м), отданное валом в процессе охлаждения, в расчете на ℓ = 1 м его длины. Ответы выделить.Задача 4
Нагретый шаровой калориметр из меди диаметром d=50 мм с начальной температурой tн помещен в воду с температурой tж. Свойства меди: коэффициент теплопроводности =384 Вт/(м·К), удельная теплоемкость с=381 Дж/(кг·К), плотность =8800 кг/м3. Коэффициент теплоотдачи поверхности шара в процессе охлажде- ния () и другие исходные данные приведены в табл. 4 по вариантам. Определить температуры в центре (tц) и на поверхности шара (tп) через время (1) после погружения его в воду. Изобразить график распределения температуры по диаметру шара для моментов времени =0, =1, =. Определить полное количество тепла (Qп, Дж), отданное шаровым калориметром в процессе его охлаждения. Ответы выделить.Задача 5
Шаровой калориметр из мрамора диаметром d=50 мм с начальной температурой tн охлаждается на открытом воздухе с температурой tж. Свойства мрамора: коэффициент теплопроводности =3,5 Вт/(м·К), удельная теплоемкость с=920 Дж/(кг·К), плотность =2800 кг/м3. Постоянный коэффициент теплоотдачи в процессе охлаждения () и другие исходные данные приведены в табл. 5 по вариантам. Определить, через какое время (1, с) температура в центре шарово- го калориметра (tц) достигнет заданного значения. Какая температура в этот момент времени будет на поверхности шарового калориметра (tп)? Изобразить график распределения температуры по диаметру шара для моментов времени =0, =1, =. Определить полное количество тепла (Qп, Дж), отданное шаровым калориметром в процессе его охлаждения.Задание № 3 Расчет теплоотдачи при естественной конвекции жидкости
Задание № 3 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.Задача 1
Горячий горизонтальный трубопровод находится на открытом воз- духе. Рассчитать линейную плотность теплового потока (q, Вт/м), пере- даваемого с поверхности трубы к спокойному воздуху. Учесть теплоот- дачу излучением. Степень черноты поверхности принять εс=0,95.Задача 2
Рассчитать тепловой поток (Q, Вт), передаваемый от нагретой вер- тикальной трубы к спокойному окружающему воздуху с температурой о tж=10 С. Наружный диаметр трубы d=160 мм, температура поверхности трубы о tс=90 С. Длина трубы (ℓ) дана в табл. 2 по вариантам. Учесть теплоотдачу излучением от наружной поверхности трубы. Степень черноты поверхности принять εс=0,95.Задача 3
Рассчитать тепловой поток (Q, Вт), передаваемый в окружающую среду от плоской круглой горизонтальной крышки нагревательного прибора. Диаметр крышки d = 0,5 м. Учесть теплоотдачу излучением от поверхности крышки, степень черноты принять εс = 0,9. Температура поверхности крышки (tс) и температура воздуха (tж) даны в табл. 3 по вариантам.Задача 4
Через плоскую прослойку теплоносителя передается теплота от по- верхности с температурой t1 к поверхности с температурой t2. Толщина прослойки δ = 100 мм. Рассчитать плотность теплового потока (q, Вт/м2). Теплоноситель, температуры поверхностей t1 и t2 даны в табл. 4 по вариантам. Для воздушной прослойки учесть лучистый теплообмен между поверх- ностями, приняв, что расстояние между ними мало по сравнению с их размерами. Степени черноты поверхностей ε1 = 0,85, ε2 = 0,55.Задача № 5
Труба горячего воздуховода наружным диаметром d1=160 мм для уменьшения теплопотерь помещена в цилиндрический кожух внутрен- ним диаметром d2=200 мм. Между трубой и кожухом находится спо- койный воздух. Температура наружной поверхности воздуховода t1 и температура внутренней поверхности кожуха t2 даны в табл. 5 по ва- риантам. Рассчитать теплопотери через цилиндрическую прослойку воздуха для 1 м длины воздуховода (q, Вт/м). Учесть теплообмен излучением между поверхностями воздуховода и кожуха, приняв степени черноты ε1 = 0,94, ε2=0,532.Задание № 4 Расчет теплоотдачи при фазовых превращениях
Задание № 4 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.Задача 1
Сухой насыщенный пар с давлением р конденсируется на наруж- ной поверхности вертикальной трубы. Температура поверхности (tс), длина (ℓ) и диаметр (d) трубы, а также давление пара (р) приведены в табл. 1 по вариантам. Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи ( ) и количество конденсата, стекающего с трубы за 1час (G, кг/ч).Задача 2
Сухой насыщенный пар с давлением р конденсируется на наруж- ной поверхности горизонтальной трубы. Температура поверхности (tс), длина (ℓ) и диаметр (d) трубы, а также давление пара (р) приведены в табл. 2 по вариантам. Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи ( ) и количество конденсата, стекающего с трубы за 1 час (G, кг/ч).Задача 3
Сухой насыщенный пар, движущийся со скоростью wп=10 м/с, кон- денсируется на наружной поверхности горизонтальной трубы. Темпера- тура наружной поверхности трубы (tс), длина ее (ℓ) и диаметр (d), а так- же давление пара (р) приведены в табл. 3 по вариантам.Задача 4
При пузырьковом кипении воды в условиях естественной конвек- ции известны давление воды (р) и плотность теплового потока, подво- димого к поверхности нагрева (qс). Рассчитать коэффициент теплоотдачи (α), используя: а) уравнение Кружилина, б) эмпирическую формулу α=f (p, qc). Оценить (в процентах) отклонение полученных результатов. Рассчитать температуру на поверхности нагрева (tс) и количество испаряющейся жидкости с 1 м2 поверхности нагрева за 1 час (G, кг/ч). Исходные данные приведены в табл. 4 по вариантам.Задача 5
Кипящая вода движется по трубе со скоростью w. Температура внутренней поверхности трубы (tс), давление (р), скорость воды (w), внутренний диаметр трубы (d) приведены в табл. 5 по вариантам. Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи ( ) от поверхности трубы к кипящей воде.Задание № 5 Теплообменные аппараты
Задание № 5 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.Задача 1
В кожухотрубном пароводяном теплообменнике производится по- догрев воды, движущейся в трубах, за счет тепла конденсации сухого насыщенного пара на поверхности труб. Давление воды р=1 бар, температуры воды на входе в теплообмен- ник (t2΄), на выходе (t2΄΄), расход воды (Gв) и давление конденсирующе- гося пара (р) даны в табл.1 по вариантам. Конденсат на выходе из теп- лообменника имеет температуру насыщения (ts) при давлении р. Принять средний коэффициент теплопередачи от пара к воде через стенку трубы К=3000 Вт/ м2 ( К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Рассчитать расход пара (Gп, кг/с) и площадь поверхности нагрева теплообменника ( 2 F, м ). Представить графики изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности нагрева по схемам прямотока и противотока. Как влияет схема движения теплоносителей (прямоток или противоток) на результаты расчета?Задача 2
В трубчатом воздухоподогревателе воздух нагревается за счет теп- ла дымовых газов. Дымовые газы движутся по трубам, поперечный по- ток воздуха омывает трубный пучок. Расход воздуха (Gв), температуры воздуха на входе (t2΄) и на выхо- де (t2΄΄), расход дымовых газов (Gг), температура дымовых газов на вхо- де (t1΄) даны в табл.2 по вариантам. Принять коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воздуху через стенку трубы К=30 Вт/ м2( К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Рассчитать температуру дымовых газов на выходе (t1΄΄) и площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя (F, м2).Задача 3
В противоточном теплообменнике типа «труба в трубе» горячее трансформаторное масло охлаждается водой. Трансформаторное масло движется по внутренней латунной трубе с диаметром d2/d1=14/12 мм. Вода движется по кольцевому зазору. Внутренний диаметр наружной трубы d3=22 мм. Скорость масла (w1) и температуры его на входе (t1΄) и на выходе (t1΄΄) из теплообменника, а также скорость воды (w2) и тем- пература воды на входе в теплообменник (t2΄) даны в табл.3 по вариан- там. Принять средний коэффициент теплопередачи от масла к воде че- рез стенку трубы К=230 Вт/м2К. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Определить температуру воды на выходе из теплообменника (t2΄΄), площадь поверхности теплообмена ( 2 F, м ) и общую длину теплообмен- ной поверхности (ℓ, м). Представить график изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.Задача 4
В трубчатом испарителе воды горячим теплоносителем является технологический сухой насыщенный пар, подаваемый в межтрубное пространство при давлении р1. За счет тепла конденсации пара в трубах кипит и испаряется вода при давлении р2. На вход испарителя подается сухой насыщенный пар при давлении р1 и кипящая вода при давлении р2, на выходе из испарителя – конденсат с температурой насыщения (ts1) при давлении р1 и сухой насыщенный пар с температурой (ts2) при дав- лении р2. Давления р1, р2 и расход воды (G2) даны в табл. 4 по вариан- там. Принять средний коэффициент теплопередачи от пара к воде через стенку трубы К=2200 Вт/(м2К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь. Определить расход пара (G1, кг/ч) и площадь поверхности тепло- обмена испарителя ( 2 F, м ). Представить график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.Задача 5
Трубчатый испаритель воды обогревается дымовыми газами. Дав- ление воды р, температура воды на входе в испаритель равна температу- ре насыщения (ts) при давлении р, на выходе – сухой насыщенный пар. Давление воды (р), температура дымовых газов на входе (t1΄) и на выходе из испарителя (t1΄΄), а также расход газов (G1) даны в табл. 5 по вариантам. Принять средний коэффициент теплопередачи от пара к воде через стенку трубы К=70 Вт/м2К. Потерями тепла в окружающую среду пре- небречь. Определить расход воды (G2, кг/с) и площадь поверхности тепло- обмена испарителя (F, м2). Представить график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.Контрольные вопросы
1 Каков механизм передачи тепла теплопроводностью в газах? От каких факторов зависит коэффициент теплопроводности газов? Сравни- те коэффициенты теплопроводности легких и тяжелых газов. 2 Каков механизм передачи тепла теплопроводностью в металлах? Как зависит коэффициент теплопроводности от температуры для чи- стых металлов, для сплавов? 3 От каких факторов зависит коэффициент теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов? В каких пределах он изменяется? Приведите значения коэффициентов теплопроводности для кирпича, стекловаты, асбеста. 4 Каков механизм передачи тепла теплопроводностью в жидко- стях? От каких факторов зависит коэффициент теплопроводности жид- костей? Приведите пределы изменения для жидкостей. 5 Дайте понятие коэффициента температуропроводности. Как он обозначается, какую имеет размерность, что характеризует, от каких факторов зависит? Рассчитайте коэффициент температуропроводности для шлакобетона и льда при о t = 0 С.6 Дайте понятие температурного поля. Приведите практические примеры температурных полей:
1) стационарного одномерного; 2) нестационарного одномерного; 3) стационарного трехмерного; 4) нестационарного двухмерного. 7 Дайте полную характеристику дифференциального уравнения 1.13 [1, с. 12], поясните все величины, входящие в уравнение; укажите, какие процессы передачи тепла и в каких телах описывает данное урав- нение. 8 Какие процессы передачи тепла и в каких телах описывает урав- нение 1.13 [1, с. 12]? Запишите это уравнение для стационарной тепло- проводности в телах: 1) с внутренними источниками тепла; 2) без внутренних источников тепла. Приведите примеры таких процессов. 9 Что включают в себя условия однозначности? Для чего они нужны? 10 Как формулируются граничные условия первого, второго и третьего рода? Для чего они присоединяются к дифференциальному уравнению? 11 Приведите математическое выражение закона Фурье: а) для теплового потока Q, Вт; б) для плотности теплового потока 2 q, Вт/м . Ка- кой способ передачи тепла описывает закон Фурье? Чем объяснить знак (–) в правой части уравнения Фурье? 12 Дайте понятие изотермической поверхности. Могут ли две изо- термические поверхности пересекаться? Какое направление называется нормалью к изотермической поверхности? Сравните между собой гра- диенты температуры по нормали и по любому другому направлению к изотермической поверхности. 13 Что описывают уравнения ((1.16) – (1.18)), приведенные в [1, с. 14]? Что рассчитывается по уравнениям (1.20) и (1.21)? Запишите указанные уравнения, дайте все пояснения, приведите рисунок. 14 Что рассчитывается по уравнению (1.43), приведенному в [1, с. 22]? Как называются слагаемые знаменателя этого уравнения и как они связаны с перепадами температур (tж1 – tс1), (tс1– tс2), (tс2 – tж2)? Дайте понятие коэффициента теплопередачи плоской стенки. Запишите все уравнения с пояснениями, приведите рисунок. 15 Запишите уравнение, по которому можно рассчитать плотность теплового потока q, Вт/м2, передаваемого от среды с температурой tж1 в среду с температурой tж2 через трехслойную плоскую стенку. Приве- дите график перепадов температур для условия: α1>>α2, λ1>>λ2, λ1>>λ3, λ2 >λ3. 16 Что описывают уравнения (1.46) – (1.48), приведенные в [1, с. 22]? Что рассчитывается по уравнению (1.49)? Запишите указанные уравне- ния, дайте все пояснения, приведите рисунок. 17 Что рассчитывается по уравнению (1.50), приведенному в [1, с. 23]? Запишите уравнение с пояснением, приведите рисунок. Можно ли расчет теплопередачи через цилиндрическую стенку произ- водить по уравнению для плоской стенки? 18 Запишите уравнение, по которому можно рассчитать линейную плотность теплового потока (q, Вт/м), передаваемого от горячей воды с температурой tж1 к окружающему воздуху с температурой tж2 через стенку трубы, покрытой одним слоем тепловой изоляции. Приведите график перепадов температур для условия: α1>>α2, λтр >>λиз. 19 Дайте понятие критического диаметра изоляции. Как изменятся теплопотери (Q, Вт), если наложить изоляцию на трубу, наружный диа- метр которой: а) d2 < dкр; б) d2 = dкр; в) d2 > dкр? 20 Что описывают уравнения (1.51) и (1.52), приведенные в [1, с. 24]? Что рассчитывается по уравнению (1.53)? Запишите указан- ные уравнения, дайте все пояснения, приведите рисунок. 21 Что рассчитывается по уравнению (1.56), приведенному в [1, с. 26]? Запишите уравнение с пояснением, приведите рисунок. 22 Что рассчитывается по уравнениям (1.76) и (1.77), приведенным в [1, с. 30]? Поясните все величины, входящие в уравнения, приведите рисунок. 23 Что рассчитывается по уравнению (1.78), приведенному в [1, с. 31]? Запишите это уравнение и поясните все величины его пра- вой части. Дайте рисунок с расстановкой размеров. 24 Какими способами можно увеличить тепловой поток Q, Вт, пе- редаваемый через стенку от среды с температурой tж1 к среде с темпера- турой tж2 при условии, что α1>>α2? 25 Приведите примеры тел и систем с внутренними источниками тепла. Поясните смысл величины qv, Вт/м 3 Рассчитайте значение qv для проводника электрического тока диаметром d=5мм, длиной ℓ=10м при напряжении U=220 В и силе тока I=2 А. 26 Что описывают уравнения (1.78), (1.90) и (1.87), приведенные в [1]? Что рассчитывается по уравнению (1.88)? Запишите указанные уравнения, дайте необходимые пояснения, приведите рисунок. 27 Что описывают уравнения (1.78), (1.90) и (1.91), приведенные в [1]? Что рассчитывается по уравнению (1.92)? Запишите указанные уравнения, дайте необходимые пояснения, приведите рисунок. 28 Что рассчитывается по уравнению (1.111), приведенному в [1]? Как получить соотношение (1.112), используя (1.111)? 29 Что определяется по формулам (1.116) и (1.117), приведенным в [1]? Запишите уравнение для расчета теплообмена излучением между двумя телами, произвольно расположенными друг относительно друга в пространстве. 30 В пособии [1] рассматриваются следующие классические зада- чи стационарной теплопроводности с внутренним тепловыделением: 1 Пластина при симметричных условиях охлаждения. Перечислите еще 4 задачи. 31 Стационарное температурное поле цилиндрического стержня и трубы с внутренними источниками тепла описывается одинаковым дифференциальным уравнением. Запишите это уравнение. На примере цилиндрического стержня поясните физический смысл граничных условий. 32 Что определяют уравнения (1.147) – (1.149), приведенные в [1]? Что рассчитывается по уравнению (1.150)? Запишите указанные урав- нения, дайте необходимые пояснения. 33 При математическом описании процессов теплопроводности цилиндрического стержня и трубы с внутренними источниками тепла применяются уравнения: Поясните физический смысл уравнений. 34 Для цилиндрического стержня с внутренним тепловыделением дано: qv, ℓ, d. Как рассчитать: а) тепловой поток (Q, Вт), рассеиваемый поверхностью охлаждения стержня; б) плотность теплового потока (q, Вт/м2), рассеиваемого с 1 м2 поверхности охлаждения? 35 Для цилиндрической стенки (трубы) с внутренним тепловыде- лением и охлаждением только по наружной поверхности дано: qv, r1, r2, ℓ. Как рассчитать: а) тепловой поток (Q, Вт), рассеиваемый поверхно- стью охлаждения трубы; б) плотность теплового потока ( 2 q, Вт/м ), рас- сеиваемого с 1 м2 поверхности охлаждения? 36 Для цилиндрической стенки (трубы) с внутренним тепловыде- лением и охлаждением только по внутренней поверхности дано: qv, r1, r2, ℓ. Как рассчитать: а) тепловой поток (Q, Вт), рассеиваемый поверх- ностью охлаждения трубы; б) плотность теплового потока (q, Вт/м2), рассеиваемого с 1 м поверхности охлаждения? 37 Сформулируйте условия подобия физических процессов. Како- во практическое применение теории подобия и моделирования процес- сов конвективного теплообмена? 38 Дайте краткую характеристику теплофизических свойств теп- лоносителей: коэффициентов динамической и кинематической вязко- стей, коэффициента сжимаемости, температурного коэффициента объ- емного расширения. 39 Запишите число Грасгофа, поясните его физический смысл. Назовите все величины, входящие в число Грасгофа, укажите их раз- мерность. 40 Запишите числа Рейнольдса и Прандтля, дайте их характери- стику. Поясните физический смысл и размерность величин, входящих в эти числа. 41 Приведите примеры определяемых и определяющих чисел подо- бия. Дайте понятие определяющей температуры и определяющего раз- мера в уравнениях подобия. 42 Приведите уравнение подобия для расчета среднего коэффици- ента теплоотдачи при вынужденном турбулентном течении жидкости в трубе. Проанализируйте зависимость коэффициента теплоотдачи от диаметра трубы (d), вязкости (v), скорости (w), теплопроводности (), теплоемкости (с) и плотности () жидкости. 0,25 Pr 43 Что характеризует коэффициент ж t ? Рассчитайте Prc коэффициент t для следующих случаев: 1) нагрев воды с температурой о tж=60 С у поверхности с тем- пературой о tс=80 С; о 2) охлаждение воды с температурой tж=80 С у поверхности с температурой о tс=60 С; 3) нагрев и охлаждение воздуха при тех же условиях. Сделайте выводы. Таблицы теплофизических свойств воды и воз- духа имеются в [1–3]. 44 Ниже перечислены величины, влияющие на коэффициенты теп- лоотдачи: [Вт/ o 2 2 (мК)], ℓ [м], =tc – tж [ C], g [м/с ], [1/К], v [м /с], а [м 2 /c], с [Дж/(кгК 3 )], [кг/м ], w [м/с]. Укажите величины, влияющие на теплоотдачу при естественной конвекции. 45 Ниже перечислены величины, влияющие на коэффициенты теп- лоотдачи: [Вт/ o 2 (мК)], ℓ [м], =tc – tж [ C], g [м/с ], [1/К], v [м 2/с], а 2 [м /c], с [Дж/ кгК 3 ( )], [кг/м ], w [м/с]. Укажите величины, влияющие на теплоотдачу при омывании по- верхности вынужденным продольным потоком жидкости. 46 Ниже перечислены величины, влияющие на коэффициент теп- лоотдачи: [Вт/ o 2 2 (мК)], ℓ [м], d [м], =tc – tж [ C], g [м/с ], [1/к], v [м /с], а 2 3 [м /c], с [Дж/(кгК)], [кг/м ], w [м/с]. Укажите величины, влияющие на теплоотдачу при вынужденном турбулентном течении жидкости в трубах. 47 Какие режимы могут иметь место при вынужденном течении жидкости в трубах? Как определить режим течения? 48 Какие режимы течения в пограничном слое могут иметь место при естественной конвекции жидкости около вертикальной поверхности в большом объеме? Как определить режим течения? 49 Укажите величины, характеризующие теплофизические свой- ства жидкостей, которые влияют на коэффициент теплоотдачи при пу- зырьковом кипении жидкости в условиях естественной конвекции. При- ведите их размерность. 50 Укажите величины, характеризующие теплофизические свой- ства пара или пленки конденсата, которые влияют на коэффициент теп- лоотдачи при пленочной конденсации неподвижного пара на верти- кальной поверхности. Приведите их размерность. 51 Приведите кривую кипения при паровом обогреве и дайте ха- рактеристику ее отдельных участков. 52 Приведите кривую кипения при электрическом обогреве. При каком условии возможен пережог поверхности нагрева в теплообмен- никах с кипением? 53 Перечислите микро- и макрохарактеристики, влияющие на ин- тенсивность пузырькового кипения жидкости. Как зависит коэффициент теплоотдачи от этих характеристик? 54 Как влияет скорость вынужденного течения жидкости в испа- рительных трубах теплообменников на процесс кипения? 55 При каких условиях наблюдается 1) пленочная конденсация пара; 2) капельная конденсация пара? Сравните их по коэффициенту теплоотдачи. Какой тип конденса- ции имеет место в промышленных конденсаторах? 56 Укажите особенности расчета коэффициента теплоотдачи при пленочной конденсации перегретого или мокрого пара по сравнению с конденсацией сухого насыщенного пара. 57 Как влияет на коэффициент теплоотдачи при конденсации пара 1) состояние поверхности (гладкая, шероховатая); 2) содержание воздуха в паре? 58 Ниже записаны два уравнения теплового баланса: 1) G ∙ r = α (ts – tc) F, 2) G ∙ r = α (tc – ts) F. Для каких процессов записаны уравнения? Поясните их смысл. Укажите размерность всех величин. 59 Для процесса пленочной конденсации неподвижного сухого насыщенного пара на горизонтальной трубе проанализируйте: 1) зависимость коэффициента теплоотдачи от разности температур (ts – tc); 2) зависимость теплового потока (q, Вт/м2) от разности температур (ts – tc). Сделайте выводы. 60 Какие режимы течения стекающей пленки конденсата могут иметь место при пленочной конденсации неподвижного сухого насы- щенного пара на вертикальной поверхности? Как определить режим те- чения, и какими уравнениями воспользоваться для расчета среднего ко- эффициента теплоотдачи? 61 Дайте понятие степени черноты твердого тела. Как рассчитать поток собственного излучения тела с известной температурой Т и пло- щадью излучающей поверхности F? 62 Известно, что уменьшить передачу тепла излучением между те- лами можно, если поставить между ними экран. Как влияет расстояние от излучающей поверхности до экрана на лучистый поток для системы тел: 1) две параллельные плоские поверхности; 2) труба в цилиндрическом кожухе? 63 Назовите, какой имеет спектр излучения (сплошной или дис- кретный) и от каких факторов зависит излучательная способность 1) твердых тел; 2) излучающих газов. 64 Приведите уравнение для расчета теплообмена излучением между двумя телами, произвольно расположенными в пространстве. Дайте понятие угловых коэффициентов: 1,2, 2, 1 . В каких пределах изменяются угловые коэффициенты и от чего они зависят? 65 Дайте понятие коэффициентов поглощения, отражения и про- пускания. Назовите пределы их изменения. Запишите связь между ними. 66 Какие газы излучают и поглощают лучистую энергию? Как определяется степень черноты излучающих газов? 67 Запишите связи между потоками излучения: 1) падающим, поглощенным, отраженным, пропущенным; 2) эффективным, собственным, отраженным; 3) результирующим, собственным, поглощенным; 4) результирующим, падающим, эффективным. 68 Как рассчитывается длина пути луча для замкнутых объемов излучающего газа и как она используется в расчетах теплообмена излу- чением между газом и оболочкой? 69 Дайте понятие для излучающего газа: 1) степени черноты г ; 2) предельной степени черноты г . Как определяются г и г ? 70.Сравните излучательную способность углекислого газа (СО2) и водяных паров (Н2О). Сделайте выводы. 71.Дайте формулировку и математическую запись закона Стефана — Больцмана. Приведите формулы для расчета собственного излучения 1) твердых тел, 2) излучающих газов. 72.Какой закон теплового излучения устанавливает равенство меж- ду степенью черноты тела (ε) и коэффициентом поглощения (А)? При- ведите доказательство равенства ε=А. 73.Запишите уравнение теплового баланса для расчета теплооб- менников. Дайте понятие расходных теплоемкостей теплоносителей. Какова связь между расходными теплоемкостями и изменением темпе- ратур теплоносителей? 74.Чему равны расходные теплоемкости теплоносителей для испа- рителя, в котором происходит испарение холодного теплоносителя за счет тепла конденсации горячего теплоносителя? Приведите график из- менения температур вдоль поверхности нагрева такого испарителя. 75.Какова цель конструкторского расчета теплообменника? Как рассчитывается коэффициент теплопередачи? 76.Какова роль поверочного расчета теплообменников? Приведите уравнения для расчета конечных температур теплоносителей t1΄΄, t2΄΄. 77.Сравните по эффективности теплообмена схемы движения теп- лоносителей: прямоток и противоток. В каких случаях прямоток и противоток равнозначны? Приведите примеры таких теплообменников. 78.Перечислите виды теплообменников. К каким видам можно от- нести: конденсатор, паровой котел, градирню, подогреватель питатель- ной воды поверхностного типа, электрокотел, ядерный реактор? 79.Приведите графики изменения температуры теплоносителей для следующих соотношений между расходными теплоносителями: а) с1>с2; б) с1>>с2; с1→ ∞. 80.Приведите графики изменения температуры теплоносителей для следующих соотношений между расходными теплоносителями: а) с2>с1; б) с2>>с1; с2→ ∞. 81.Запишите уравнение теплового баланса теплообменника с уче- том потерь тепла в окружающую среду. 82.Как вычислить средний температурный напор для прямотока, противотока, перекрестного тока? Приведите примеры теплообменни- ков с указанными схемами движения теплоносителей. 83.В каком случае среднелогарифмический температурный напор можно заменить среднеарифметическим? Приведите график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена и поясните ответы, используя график. 84.Какие теплообменники называются рекуперативными? Приве- дите примеры таких теплообменников.
О сайте
Ссылка на первоисточник:
https://www.wipo.int/portal/ru/
Поделитесь в соцсетях: