ZAKRES WYMAGANYCH WIADOMOŚCI
Ustalone przewodzenie ciepła przez ściankę walcową.
ZADANIA
Obliczyć straty ciepła rurociągu (λ1 = 78 W/(m⋅K)) o średnicy wewnętrznej 800 mm, zewnętrznej 820 mm i długości 15 m, wymurowanego wewnątrz warstwą szamotu (λ2 = 0,838 W/(m⋅K)) o grubości 60 mm, przy czym między cegłą a ścianką rurociągu ułożono warstwę azbestu (λ3 = 0,163 W/(m⋅K)) o grubości 5 mm. Temperatura gazów płynących wewnątrz wynosi 600ºC, temp. otoczenia 20ºC. Współczynniki wymiany ciepła po zewnętrznej i wewnętrznej stronie wynoszą 15 W/(m2⋅K).
Para o temperaturze 190ºC przepływa rurociągiem o średnicy zewnętrznej 57 mm. Rurociąg otulony jest izolacją o przewodności cieplnej 0,07 W/(m⋅K). Obliczyć grubość warstwy izolacji, którą należy zastosować, aby straty ciepła z 1 m długości rurociągu nie przekraczały 70 W/m i jednocześnie temperatura zewnętrznej powierzchni izolacji nie była większa niż 60ºC. Przyjąć, że temperatura powierzchni zewnętrznej rurociągu jest równa temperaturze pary.
Przewód parowy o średnicy zewnętrznej 140 mm ma być pokryty dwiema warstwami izolacji (każda o grubości 40 mm) wykonanymi za materiałów o przewodnościach cieplnych 0,15 W/(m⋅K), 0.04 W/(m⋅K). Należy sprawdzić, czy kolejność nakładania izolacji ma wpływ na wielkość strat ciepła do otoczenia. Współczynnik przejmowania ciepła od strony otoczenia wynosi 10 W/(m2⋅K). Przyjąć, że temperatura powierzchni zewnętrznej przewodu parowego jest w obu przypadkach jednakowa.
Rurociągiem o średnicy 100 mm i grubości ścianki 5 mm przepływa para wodna o temp. 350ºC. Obliczyć o ile % zmienią się straty ciepła, jeżeli rurociąg okryje się izolacją z wełny mineralnej o grubości 5 cm. Temperatura otoczenia wynosi 0ºC. Temperatura wewnętrznej ścianki rurociągu wynosi 330ºC. Współczynnik wnikania ciepła z powierzchni zewnętrznej rurociągu do otoczenia wynosi 10 W/(m2⋅K), współczynnik przewodzenia ciepła materiału, z którego wykonana jest rura wynosi 30 W/(m⋅K),współczynnik przewodzenia izolacji 0,04 W/(m⋅K).
Rozważmy chłodny napój znajdujący się w puszcze o jednorodnej początkowej temp. wynoszącej 3ºC. Wysokość puszki wynosi 12.5 cm, średnica 6 cm. Całkowity współczynnik przejmowania ciepła wynosi αc = 10 W/(m2⋅K). Określ czas wzrostu średniej temp. napoju do temp. 15ºC. Temperatura otoczenia wynosi 25 ºC. Usiłując spowolnić nagrzewanie chłodnego napoju włożono puszkę do idealnie dopasowanej 1 cm izolacji λiz = 0,13 W/(m⋅K). Określ jak długo zajmie w tym przypadku wzrost średniej temp. napoju do temp. 15ºC. Przyjmij, że góra puszki nie jest izolowana.