26014 zadaania lapka

Wymiana Ciepła I, ćwiczenia nr 2 (przewodzenie ciepła, pręty, żebra)

W stanie ustalonym rozkład temperatury w ściance o grubości L-SOmm, przewodności cieplnej k-SWĄmKk w której generowane jest ciepło jest w postaci: T(x)=a + bx + cx^ł gdzie: T ~ temperatura w °C, x - odległość w m, a w °C, b w °C/m, c w °C/m^ł. Na lewej ściance temperatura jest równa TrVl20*C oraz występuje konwekcyjne chłodzenie w otoczeniu o T.“20°C ze współczynnikiem ot-SOOW^nrK). Ścianka prawa jest zaizolowana. Obliczyć: gęstość strumienia ciepła generowanego w ściance, nieznane współczynniki a, b, c w równaniu T(x), rozkład temperatury w przypadku gdy na lewej ściance współczynnik przejmowania ciepła jest równy a-ct/2 a gęstość strumienia ciepła generowanego w ściance nie ulega zmianie (ale T,,<>*120^oC I).

W celu określenia przewodności cieplnej wykonano próbkę w postaci długiego pręta o średnicy której jeden koniec umieszczono w piecu o stałej temperaturze a drugi w otoczeniu o temperaturze t*^-20“C. Po osiągnięciu stanu ustalonego zmierzono temperaturę w dwóch punktach pręta odległych od siebie o s“0,lm. Wartości zmierzonych temperatur wynosiły t|"IOO*C oraz t>"śO*C. Określić wartość przewodności cieplnej materiału pręta X jeśli współczynniki przejmowania ciepła na powierzchniach kontaktujących się z powietrzem wynosiły ot“8W/(m2K).

Pomiar temperatury T»*600°C strumienia gazu dokonywany jest lermoclemcntem o następującej konstrukcji: cienkie druty termoelementu o średnicy d osadzone są w masywnych podstawach I połączone w środku odcinka o długości 2L“16mm. Temperatura podstawy równa jest TV*40^DC utrzymywana jest na stałym poziomie poprzez wewnętrzne chłodzenie. Obliczyć, jaka powinna być średnica drutu, aby błąd pomiaru nie przekraczał ÓT“1°C. Przewodność cieplna materiału drutu wynosi X=60\Y/(nvK) a współczynnik przejmowania ciepła oszacowano na a* 1000W/(nrK).

Ile żeber płaskich o przekroju poprzecznym prostokątnym o wymiarach 8xa“2x I OOmm należy zamontować na powierzchni o wymiarach axa= 100x 1 OOmm i stałej temperaturze ti*70°C, aby strumień ciepła oddawany do otoczenia był równy Q=1 IOW. Wysokość żeber dobrać tak, aby temperatura na ich końcach nie przekraczała tr=40°C. Współczynnik przewodzenia ciepła materiału Żeber, współczynnik przejmowania ciepła oraz temperatura otoczenia są odpowiednio równe: X=I40WA[mKX cr^lOWĄm^K) i to=20°C. Uwaga: przyjąć, że żebra mają skończoną wysokość oraz pominąć wymianę ciepła na powierzchniach czołowych żeber.

Metalowa płyta z dwustronnie zamocowanymi elementami elektronicznymi wydzielającymi moc cieplną Q=10Q\V chłodzona jest strumieniem powietrza. Powietrze przepływa przez przestrzeń oddzielającą dwie części płyty odbierając ciepło zarówno od powierzchni, jak również od kołków oddzielających te części. Obliczyć temperaturę powierzchni zewnętrznej płyty Tr, jeśli średnia temperatura powietrza przepływającego przez przestrzeń między płytami wynosi ty*30*C, a współczynnik przejmowania ciepła na wszystkich powierzchniach omywanych powietrzem oceniono na or“20W^m*Kj. Wymiary płyty i rozdzielających części płyty kołków podano na rysunku (rysunek na ćwiczeniach}. Przewodność cieplna wszystkich części płyty wynosi X“IOW/(tnK), Kołki rozdzielające części płyty rozłożone są na jej powierzchni w układzie szeregowym z podzialką w obu kierunkach równą s_ł=5»=40nim.

Magazyn jest ogrzewany grzejnikiem wykonanym z rury o średnicy wewnętrznej d»“óOmm i zewnętrznej d«“ó6mm, na powierzchni której przymocowano żebra okrągło o grubości 6,**2mm i wysokości b*33mm Na metrze bieżącym rury znąjdtye się 100 żeber. Materia! rury 1 żeber ma współczynnik przewodzenia ciepła równy X“l5W/(mK). Współczynnik przejmowania ciepła na powierzchni zewnętrznej jest równy a,“IOW/(tnK) natomiast na powierzchni wewnętrznej a.*^,SOW/ąm^:KX Na skutek osadzenia się kamienia na powierzchni wewnętrzną) rury moc grzejnika tpnflf o Mli Grubość osadów oszacowano na 8_M^a,2mm. Obliczyć przewodność cieplną osadów. Współczynnik przejmowania ciepła na powierzchni wewnętrznej nie ulega zmianie.

Wymnm Cicph L Ćwiczenie 2010/201 I, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, l'W —r h*. P*tr » ■»*» ełmkaatirc Dw edu ol