Теплопроводность в сплошных средах и двухфазных, продуваемых и непродуваемых телах (слоях)
уемая температура стенки внутри
помещения 20оС, а средняя расчетная температура наружной
поверхности стенки -45оС. Так как получение земли в арктических
условиях затруднительно, то слой земли должен быть минимальным.
Определить также, что произойдет если толщина снегового слоя будет
взята больше требуемой по расчету.
Для сосновой фанеры принять (=0.092 ккал/м(час(град; для влажной земли
(=0.565 ккал/м(час(град; для снега (=0.40 ккал/м(час(град.
Ответ: последовательность расположения материалов: фанера-земля-снег.
(земли=0,195 м; (снега=0.360 м.
Решение
Для трехслойной стенки уравнение теплопроводности при стационарных
условиях имеет вид:
Последовательность слоев, по-видимому, должна быть такова, чтобы снег
был как можно дальше от внутренней поверхности стены. Внутренняя
поверхность должна быть покрыта фанерой, затем следует земля и снег.
В вышеуказанном уравнении две неизвестные величины - (2 и (3.
Минимальный слой земли (2 должен быть таков, чтобы не происходило таяние
снега, иначе земля будет увлажняться и размываться, а толщина слоя снега -
уменьшаться до величины, менее расчетной, для этого температура (t3) на
границе земли с снегом должна быть выше 0оС.
Следовательно, минимальная толщина земляного слоя должна удовлетворять
уравнению:
Отсюда
Теперь толщину снега можно найти из уравнения:
Откуда:
Дальнейшее увеличение толщины слоя снега по расчету не требуется: в
случае превышения расчетной толщины снегового слоя при том же размере
тепловыделений внутри помещений, распределение температур в стенке
изменится в сторону повышения общей разности температур (t, причем
температура на внутренней поверхности снегового слоя будет стремиться
расти, а на наружной понизится по сравнению с исходными температурами. Если
при (3=400 мм наружная стенка имеет t=-45oC, то при стационарных условиях:
Начинается таяние снега и будет продолжаться до достижения (3=360мм.
4. Для определения теплопроводности жидких тел иногда используют метод
шарового бикалориметра (рис.2). Основными частями прибора являются:
ядро, внешняя шаровая оболочка и термопара. Для получения в
экспериментах величин действительной теплопроводности жидкости
должны быть соблюдены условия, при которых влиянием конвекции можно
пренебречь. Определить при какой температуре сферического слоя
фреона 12 теплопередача в нем будет обуславливаться только
теплопроводностью жидкости. Температура горячей поверхности t1=2oC,
температура холодной поверхности t2=0оС. Ответ: (<2.9 мм.
Рис.2. Шаровой бикалориметр: 1-трубка термопары; 2-ядро; 3-слой
исследуемой жидкости; 4-центрирующие штифты; 5-внешняя шаровая оболочка
Решение
Известно, что влияние конвекции можно не учитывать, если GrPr<1000.
Определяющая температура:
Физические параметры фреона-12 при t=1оС: (=0.210(10-6 м2/сек;
(=23.8(10-4 1/град, Pr=3.39.
Так как
то толщина слоя должна быть:
(<2.9(10-3 м=2.9 мм
5. Определить эквивалентный коэффициент теплопроводности водяной
прослойки толщиной 15 мм. Температура одной поверхности t1=25oC,
второй t2=55oC
Ответ: (экв=4.51 ккал/м(час(град
Решение
Определяющая температура:
Физические параметры H2O: (=54.5(10-2 ккал/м(час(град; (=0.659(10-6;
(=3.87(10-4 1/град; Pr=4.31.
Подставляя найденные данные в выражение для Грасгофа, получим:
GrPr=8.85(105(4.31=3.81(106
Найдем коэффициент конвекции:
(к=0.4(GrPr)0.2=0.4(20.71=8.284.
Эквивалентный коэффициент теплопроводности:
(экв=(((к=54.5(10-2(8.284=4.51ккал/м(час град(
Список использованной литературы.
1. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их
композиций. М.: Мир,1968.464 с.
2. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным
зернистым слоем. Гидравлические и тепловые основы работы. Л.: Химия,
1979. 176 с.
3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.:
Химия, 1961.
4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии (часть I).
М.: Химия, 1995. 400 с.
5. Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. 576 с.
6. Данилова Г.Н., Филаткин В.Н., Чарная Р.Г., Щербов М.Г. Сборник задач и
расчетов по теплопередаче. М.: Государств. изд. торг. лит-ры, 1961.
| |  скачать работу |
Теплопроводность в сплошных средах и двухфазных, продуваемых и непродуваемых телах (слоях) |
