Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
3.10. Предложен метод измерения коэффициента температуропроводности почвы с помощью термопары, погруженной в землю на известную глубину. На поверхности земли в хорошем тепловом контакте с ней размещен нагреватель с температурой 90°С, и после 15 мин нагрева термопара зарегистрировала температуру 270C Начальная температура почвы 220C, термопара погружена на глубину 6 см. Найти коэффициент температуропроводности почвы.
3.11. Большая плита из мягкой стали толщиной 0,25 м имеет начальную температуру 450C Одна ее поверхность начинает омываться воздухом с температурой 2000C и he = 210 Вт/(м2-град). Найти температуру поверхности и температуру на расстоянии 2 см от нее после 3 мин воздействия горячего воздуха.
3.12. Найти температуру на глубине 3 см от поверхности эбонитового шарика диаметром 10 см через 10 ч после того, как он был погружен в ванну с маслом, имеющим температуру 1000C Перед погружением в масло шарик имел постоянную температуру 200°С, а коэффициент теплоотдачи от масла к шарику 1,5 Вт/(м2-град). Найти количество тепла, отданное шариком в течение 10 ч.
3.13. Начальная температура хлорвинилового шарика \k = 0,15 Вт/(мХ X град), а = 8-Ю-8 м2/с] диаметром 5 см равна 900C Он погружается в бак с водой, имеющей температуру 200C Коэффициент теплоотдачи от шарика к воде 20 Вт/(м2-град). Найти время пребывания шарика в воде, по истечении
180 Глава З
которого температура в его центре достигает 4O0C Найти температуру поверхности шарика по истечении этого периода времени.
3.14. Длинные металлические стержни [? = 45 Вт/(м град), а = 2Х X Ю~б м2/с] диаметром 0,5 м помещены в печь для термической обработки.
Температура в печи 600°С, начальная температура стержней 6O0C Сколько времени стержни должны оставаться в печи, чтобы их минимальная температура достигла 400°С? Какова температура их поверхности в этот момент времени? Принять, что коэффициент конвективной теплоотдачи 120 Вт/(м2-град).
3.15. Стенка толщиной 0,2 м изготовлена из огнеупорного материала [? = 6 Вт/(м-град), a = 8-10-7 м2/с]. Этот материал не воспламеняется, пока его температура ниже 6500C При испытаниях стенку помещают в пламени, охватывающем обе ее поверхности. Средняя температура пламени 875°С, начальная температура стенки 3O0C Определить минимальный и максимальный промежутки времени, в течение которых стенка может пробыть в огне до воспламенения, предполагая, что коэффициент конвективной теплоотдачи от пламени к стенке составляет от 100 до 250 Вт/(м2 град). Найти значения температуры в среднем сечении стенки в эти моменты времени.
3.16. Телефонные столбы пропитывают смолистым составом, чтобы предотвратить их гниение и порчу насекомыми. Пропитка дерева происходит при повышенных температурах и давлениях. Столб диаметром 0,3 м, имеющий начальную температуру 20°С, помещают в печь под давлением и вынимают из печи, когда он просмолится на глубину ~ 10 см. Установлено, что при этом температура на глубине 10 см составляет 1000C Найти время выдерживания столба в печи, если температура в ней 350°С, hc = 145 Вт/(м2-град). Тепло-физические свойства дерева: = 0,2 Вт/(м-град), а = 1,Ы0-7 м2/с.
3.17. Апельсины могут в течение короткого времени без ущерба выдержать отрицательные температуры. Предположим, что апельсин диаметром 0,1 м [р = 940 кг/м3, с = 3,8•1O3 Дж/(кг-град), k = 0,47 Вт/(м-град)] имеет начальную температуру 50C Температура воздуха внезапно падает до —50C За какое время температура поверхности апельсина достигнет 0°С, если Hc = 10 Вт/(м2-град)?
3.18. Найти температуру в центре яйца, вынутого из холодильника (T — 5°С) и опущенного на 3 мин в кипящую воду [hc = 3000 Вт/(м2» град)].
Считать, что яйцо имеет сферическую форму, его диаметр 3,6 см, а теплофизи-ческие свойства следующие: р = 1080 кг/м3, с = 4,0-103 Дж/(кг-град), k == = 0,75 Вт/(м-град). Найти количество энергии, необходимое для нагрева яйца.
3.19. Нагреватели с температурой 25O0C смонтированы в прямом тепловом контакте с двумя сторонами стенки из обычного строительного кирпича толщиной 0,25 м. Стенку, имеющую начальную температуру 1O0C нужно нагревать до достижения температуры в среднем сечении 14O0C Сколько времени должны работать нагреватели?
3.20. Сырой материал перед применением на сборочном конвейере нужно предварительно нагреть до минимальной температуры 2000C Материал имеет следующие теплофизические свойства: р = 4000 кг/м3, k = 2,0 Вт/(м-град), а = 8-10~7 м2/с. Материал нагревают на ленте конвейера, которая движется через открытую печь с температурой 7000C и коэффициентом конвективной теплоотдачи от горячего воздуха к материалу 450 Вт/(м2-град). Сырой материал продается в виде гранул двух размеров: диаметром 8 и 4 см. Начальная температура материала на входе в печь 3O0C Сколько времени займет предварительный нагрев гранул обоих размеров? С точки зрения наименьших затрат тепловой энергии какие нужно покупать гранулы: меньшего или большего размера? Длина ленты транспортера 8 м, ширина 1 м, на 1 м2 ленты помещается 100 больших гранул или 400 маленьких. Найти массовую производительность конвейера для гранул обоих размеров, если скорость движения ленты регулируется таким образом, чтобы обеспечить требуемую минимальную температуру тех и других шариков.
