Lista 7. Transport ciepła

1. Ściana pieca składa się z dwóch warstw: cegły ogniotrwałej o grubości s₁=500 mm i cegły budowlanej o grubości s₂=250 mm. Temperatura powierzchni wewnętrznej cegły ogniotrwałej wynosi T_w = 1533K, natomiast temperatura zewnętrznej powierzchni cegły budowlanej wynosi T_z = 380 K. Obliczyć temperaturę na styku obu warstw oraz temperatury w połowie grubości obu warstw. Współczynniki przewodzenia ciepła wynoszą : λ₁=1.05 W/mK, λ₂=0.7 W/mK. Odp. 874, 1203, 626,5K.

2. Ściana pieca składa się z trzech warstw. Pierwsza warstwa wewnętrzna to cegła szamotowa o grubości s₁=120 mmi λ₁=0.81 W/mK, druga warstwa - cegła izolacyjna o grubości s₂=65 mm i λ₂=0.023 W/mK oraz trzecia - płaszcz stalowy o grubości s₃=10 mm i λ₃=45 W/mK. Obliczyć współczynnik przenikania ciepła, jeżeli współczynnik wnikania ciepła od strony wnętrza pieca α_w=59.6 W/m²K, a po stronie zewnętrznej α_z=13.9 W/m²K. Odp. 1,933 W/m²K.

3. Ściana składa się z trzech warstw. Pierwsza warstwa wewnętrzna to cegła ogniotrwała o grubości s₁=0,2 m i λ₁=1,4 W/mK, druga warstwa - cegła izolacyjna o grubości s₂=0,10 m i λ₂=0.21 W/mK oraz trzecia - cegła zwykła o grubości s₃=0,2 m i λ₃=0,7 W/mK. Temperatura wewnątrz pieca sięga 1200K, na zewnątrz wynosi 330 K. Oblicz straty ciepła na jednostkę powierzchni. Odp. 961 W/m².

4. Wymiennik ciepła ochładza 20 kg/s wody z temperatury 360K do 340K za pomocą wody chłodzącej o temperaturze 300K i natężeniu przepływu 25 kg/s. Współczynnik przenikania ciepła wynosi 2 kW/m²K. Oblicz niezbędną powierzchnię wymiany ciepła dla wymiennika współprądowego i przeciwprądowego. Odp. 19,95 i 21,27 m².

5. Należy ochłodzić 10000 kg/h cieczy ( C_p=3.35 kJ/kgK ) od temperatury 90^oC do 40^oC. Temperatura początkowa wody chłodzącej wynosi 25^oC, końcowa 35^oC, a jej ciepło właściwe 4.19 kJ/kgK. Współczynnik przenikania ciepła k=290W/m²K.Obliczyć niezbędną powierzchnię wymiany ciepła dla współprądu i przeciwprądu. Odp. 68,68 i 52,13 m².

6. W przestrzeni międzyrurkowej wymiennika ciepła przepływa powietrze o średniej temperaturze 40⁰C ze średnią prędkością 14 m/s. Obliczyć współczynnik wnikania ciepła od powietrza do ścianek rurek. Średnica wewnętrzna płaszcza wynosi 800 mm, liczba rurek n=275, średnica rurek d=30×2.5 mm. W temperaturze 40⁰C gęstość powietrza wynosi 1.092 kg/m³, lepkość 1.91×10^-5 Pa·s, współczynnik przewodzenia ciepła 0,0265 W/mK. Odp. 52,5 W/m²K

---