Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
44 Глава 1
1.22. Электрический нагреватель мощностью 1000 Вт с площадью поверхности 0,1 м2 работает в среде с температурой 20°С. Рассчитать температуру поверхности нагревателя для следующих условий:
а) нагреватель находится в воздухе, Яс — 30 Вт/(м2-град);
б) нагреватель находится в спокойной воде, he = 500 Вт/(м2-град);
в) нагреватель находится в перемешиваемой воде, hc = 5000 Вт/(м2Х X град).
1.23. Электрический нагреватель мощностью 100 Вт находится в воздухе с температурой 2O0C, hc — 50 Вт/(м2-град). Какова должна быть минимальная площадь поверхности нагревателя, чтобы температура его поверхности не превышала 60°С?
1.24. Воздух с температурой 2O0C омывает верхнюю поверхность горизонтальной плиты из чистого железа толщиной 10 см. Коэффициент конвективной теплоотдачи 20 Вт/(м2-град), и к этой поверхности подводится внешний радиационный тепловой поток плотностью 350 Вт/м2. От нижней поверхности во внешнюю среду отводится тепловой поток плотностью 200 Вт/м2. Составить тепловую цепь для этой задачи и рассчитать установившиеся температуры обеих поверхностей железной плиты.
1.25. Одна поверхность плоской пластины омывается жидкостью с температурой 200C С этой стороны поверхность стенки покрыта слоем теплоизоляции толщиной 4 см с коэффициентом теплопроводности 0,5 Вт/(м-град). Температура поверхности под изоляцией поддерживается равной 5000C Рассчитать коэффициент конвективной теплоотдачи на внешней поверхности изоляции, при которой температура этой поверхности не будет превышать 5O0C Рассчитать плотность теплового потока через изоляцию.
1.26. Составная стенка, показанная на рисунке, состоит из двух различных материалов. Одна поверхность стенки имеет постоянную температуру 2O0C, а вторая омывается воздухом с температурой 15O0C
60 см
2O0C <
60 см
- 60 см -
56 Вт/См-град)
*=52 Вт/(мград)
Лс=5Вт/(м2-град) *возд
К задаче 1.26.
а) Составить тепловую цепь для этой задачи.
б) Рассчитать все термические сопротивления.
в) Определить тепловой поток через стенку на единицу ширины стенки.
г) Рассчитать температуру поверхности стенки, омываемой воздухом.
1.27. Две металлические пластины плотно прижаты друг к другу шероховатыми поверхностями. Одна пластина толщиной 15 см имеет коэффициент теплопроводности k = 45 Вт/(м-град), а вторая, толщиной 25 см, имеет коэффициент теплопроводности k = 70 Вт/(м-град). Удельное контактное термическое сопротивление между двумя пластинами Ю-2 м2- град/Вт. Полный перепад температур между внешними поверхностями обеих пластин 4000C
а) Составить тепловую цепь системы.
б) Определить плотность теплового потока через поверхность.
Принципы теплопередачи 45
в) Рассчитать перепад температур на поверхности раздела.
г) Определить плотность теплового потока в предположении об отсутствии контактного термического сопротивления.
1.28. Небольшой транзистор выделяет мощность 250 мВт. Его нужно охлаждать с помощью алюминиевого радиатора, имеющего общую площадь поверхности 10 см2. Температура воздуха, окружающего радиатор, 25°С, коэффициент конвективной теплоотдачи на поверхности ребер радиатора 12 Вт/(м2-град). Поскольку ребра радиатора из алюминия, их термическое сопротивление мало и можно считать, что они изотермичны по всей их поверхности. Найти установившуюся рабочую температуру транзистора.
1.29. В задаче 1.28 контактное термическое сопротивление между корпусом транзистора и радиатором равно 60 град/Вт. Составить тепловую цепь системы. Определить все термические сопротивления. Рассчитать рабочую температуру транзистора. Найти перепад температуры на контактном сопротивлении. Предложить пути устранения контактного сопротивления.
1.30. На рисунке показано поперечное сечение типичного потолка жилого дома. Составить тепловую цепь типичной секции потолка. Рассчитать плотность теплового потока через потолок. Где уходит больше тепла — через перемычки или через изоляцию? Задачу теплопроводности считать одномерной.
T00= -100C
Лс=20 Вт /(м 2-град)
сосны
Яс = 10Вт/(м2.град)
К задаче 1.30.
1.31. Абсолютно черное тело с площадью поверхности 0,1 м2 излучает в холодную окружающую среду. Найти радиационный тепловой поток от тела при температуре 27, 527 и 10270C
1.32. Нить электрической лампочки мощностью 100 Вт излучает как абсолютно черное тело в вакууме. Диаметр нити 0,13 мм, ее длина 7 см. Пренебрегая кондуктивными потерями тепла из нити, рассчитать ее температуру.
1.33. Степень черноты серого тела с площадью поверхности 10 см2 равна 0,3. Найти радиационный тепловой поток при температуре 1000 К.
1.34. Серое тело с площадью поверхности 1 м2 и степенью черноты 0,5, имеющее температуру 700°С, находится в большой черной камере с температурой 1000C Найти результирующий радиационный тепловой поток между серым телом и камерой.
1.35. Рассчитать суммарный коэффициент теплопередачи U для условий задачи 1.15. В качестве характерной площади принять A0-
1.36. Рассчитать суммарный коэффициент теплопередачи U для условий задачи 1.26. В качестве характерной площади принять суммарную площадь поперечного сечения стенки.
