ZAKRES WYMAGANYCH WIADOMOŚCI

Ustalone przewodzenie ciepła przez ściankę płaską.

ZADANIA

1. Gęstość strumienia ciepła przepływającego przez ściankę płaską o grubości δ = 0.2 m wynosi q = 100 W/m². Wyznaczyć całkowity spadek temperatury oraz gradient temp. w ściance, jeżeli jest ona wykonana z:

• aluminium λ_Al = 200 W/(m⋅K),

• stali węglowej λ_s = 50 W/(m⋅K),

• cegły izolowanej λ_c = 0.16 W/(m⋅K).

Dach ogrzewanego elektrycznie domu ma 6 m długości, 8 m szerokości oraz 0.25 m grubości. Dach wykonany jest z betonu o współczynniku przewodzenia ciepła 0.8 W/(m⋅ºC). Zmierzona temperatura powierzchni dachu wewnątrz i na zewnątrz budynku wynosiła: 15ºC i 4ºC oraz nie ulegała ona zmianie przez 10 h. Obliczyć:

1. szybkość strat ciepła przez dach,

2. ilość dżuli ciepła przewodzonych w tym czasie.

1. Płaska przegroda o grubości δ = 0.5 m jest wykonana z materiału o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 1.2(1+0.005t) W/(m⋅K). Temp. powierzchni ściany mają wartość t₁ = 100ºC, t₂ = 20ºC. Zakładając ustalony przepływ ciepła obliczyć:

• średnią wartość współczynnika przewodzenia ciepła,

• gęstość strumienia ciepła.

4. Ściana budynku mieszkalnego wykonana jest z cegły (λ₁ = 0.8 W/(m⋅K)) i ma grubość 0.5 m. Obliczyć jaka warstwa wełny mineralnej (λ₂ = 0.04 W/(m⋅K)) zastąpi tę cegłę.

5. Płaską ścianę pieca przemysłowego zbudowana z 3 warstw: wewnętrznej wykonanej z szamotu (λ₁ = 1.3 W/(m⋅K), środkowej z cegły izolowanej (λ₂ = 0.40 W/(m⋅K) o grubości δ₂ = 0.24 m, i zewnętrznej z cegły budowlanej (λ₃ = 0.75 W/(m⋅K) o grubości δ₃ = 0.12 m . Temperatura wewnętrznej ścianki wynosi: t_w1 = 1200ºC, zewnętrznej t_w4 = 50ºC. Obliczyć:

1. jaka powinna być minimalna grubość δ_min warstwy szamotu, aby temp. cegły izolacyjnej nie przekroczyła t_w2 = 950ºC,

2. jednostkowy strumień strat ciepła przez ściankę pieca,

3. grubość δ₁^' warstwy szamotu, w przypadku gdy pomiędzy warstwami wewnętrzną i środkową znajduje się szczelina powietrzna o grubości δ_p = 0.01 m, a zastępcza przewodność cieplna powietrza znajdującego się w szczelinie wynosi λ_zp = 0.15 W/(m⋅K) Pozostałe wielkości bez zmian.

6. Ściana iglo wykonana jest z warstwy desek (δ₁ = 5 mm, λ₁ = 0,15 W/(m⋅K)), warstwy ziemi (δ₂ = 0.12 m, λ₂ = 0,6 W/(m⋅K)) i warstwy ubitego śniegu (λ₃ = 0,45 W/(m⋅K)). Obliczyć minimalne jednostkowe straty ciepła q_min oraz dopuszczalną grubość δ₃ warstwy śniegu, jeżeli wewnątrz panuje temperatura t₁ = 15 ºC a współczynnik wnikania ciepła α₁ = 10 W/(m²⋅K), zaś obliczeniowa temperatura zewnętrznej powierzchni śniegu t₄ = -45 ºC.

7. Ile razy wzrosną straty ciepła przez okno z dwoma szybami, jeżeli jedna z nich ulegnie zniszczeniu:

• grubość szyb dziennych δ₁ = 0.003 m

• λ_szkł = 0.82 W/(m⋅K)

• grubość szczeliny powietrznej δ₂ = 0.01 m

• współczynnik przewodzenia powietrza λ₂ = 2.56⋅10^-2 W/(m⋅K)

• współczynnik wnikania ciepła wewnątrz budynku α_w = 3 W/(m²⋅K)

• współczynnik wnikania ciepła na zewnątrz budynku α_z = 2.5 W/(m²⋅K)

8. Ściana budynku wykonana jest z cegły czerwonej o grubości 0.5 m. Obliczyć:

• gęstość strumienia ciepła przenikającego przez te ścianę, jeżeli temperatura wewnątrz pomieszczenia wynosi 20ºC, temperatura powietrza na zewnątrz 0ºC. Współczynnik wnikania ciepła po stronie wewnętrznej wynosi 12 W/(m²⋅K), współczynnik wnikania ciepła na zewnątrz budynku wynosi 10 W/(m²⋅K),

• ilość ciepła traconego przez ściany o wymiarach 10x10 w czasie 24 h,

• o ile zmienią się straty ciepła, gdy budynek ocieplimy styropianem o grubości 10 cm.

9. Ściana o wysokości 3 m i szerokości 5 m składa się z cegieł o wymiarach 16x20 cm w przekroju poprzecznym poziomym (λ = 0.72 W/(m⋅K)) oddzielonych przez 3 cm warstwę tynku (λ = 0.22 W/(m⋅K)). Na każdej stronie cegły znajduje się 2 cm grubości warstwa tynku. Wewnętrzna strona ściany zaizolowana jest 3 cm grubości pianką (λ = 0.026 W/(m⋅K)). W domu panuje temp. 20ºC. na zewnątrz -10ºC. Współczynniki wnikania ciepła po stronie wewnętrznej i zewnętrznej stronie wynoszą odpowiednio: 10 W/(m²⋅K), 25 W/(m²⋅K). Określić wielkość przepływu ciepła przez ścianę.

---