ДЗ2_вар6

Условие задания

Через плоскую стенку котла теплота передается от дымовых газов кипящей воде. Принимая температуру газов t_ж1 = 850 ⁰С, воды t_ж2 = 150 ⁰С, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α₁ = 60 Вт/(м² К) и от стенки к воде α₂ = 1000 Вт/(м² К), требуется выполнить следующее:

1. Подсчитать термические сопротивления R, коэффициенты теплопередачи k, эквивалентные коэффициенты теплопроводности и значения плотности теплового потока q для следующих случаев:

a) стенка стальная, совершенно чистая, толщиной δ₂ = 12 мм и теплопроводностью λ₂=50 Вт/(м*К);

б) стенка медная, совершенно чистая, толщиной δ₂ = 12 мм и теплопроводностью =350 Вт/(м*К);

в) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной δ₃ = 10 мм и теплопроводностью λ₃ = 2 Вт/(м*К);

г) условия те же, что в случае «в», дополнительно на поверхности накипи имеется слой масла толщиной δ₄ = 1 мм и теплопроводностью λ₄ = 0,1 Вт/(м*К);

д) условия те же, что в случае «г», дополнительно со стороны газов стенка покрыта слоем сажи толщиной δ₁ = 2 мм и теплопроводностью λ₁ = 0,2 Вт/(м*К);

2. Приняв значение плотности теплового потока для случая «а» за 100%, подсчитать в процентах плотность теплового потока для всех остальных случаев.

3. Определить аналитически температуры на границах всех слоев стенки t_стi случая «д».

4. Проверить подсчитанные температуры графическим методом.

5. Построить в масштабе для случая «д» схему изменения температуры в стенке.

Решение задания

1. Определение термических сопротивлений.

От газа к стенке:

От стенки к кипящей воде:

Стальная стенка котла:

Медная стенка котла:

Слой накипи:

Слой масла:

Слой сажи:

2. Определение коэффициента теплоотдачи k, эквивалентных коэффициентов теплопроводности λ_экв и плотности теплового потока q.

Для случая «а».

Для случая «б».

Для случая «в».

Для случая «г».

Для случая «д».

3 . Определение температуры на границах слоев стенки аналитическим методом для случая «д».

Рисунок 1 – график распределения температуры в стенке.

4. Определение температуры на границах слоев стенки графическим способом для случая «д».

Рисунок 2 – определение температуры на границах слоев графическим методом.

Таблица 1 – результаты расчетов.

Условие	k	λэкв	q
			кВт/м2	%
а		-	39.081	100,00
б	59.48	-	39.538	101.17
в	43.65	4.198	30.55	78.17
г	30.39	1.509	21.27	54.43
д	23.30	0.990	16.31	41.73

Таблица 2 – температура на границе слоев

tст	Аналитический расчёт	Графический расчёт
1	◦С	575 ◦С
2	◦С	415 ◦С
3	◦С	410◦С
4	◦С	330 ◦С
5	◦С	165 ◦С