Wrocław, 23 października 2015
Wymiana Ciepła Lista 3
1. Oblicz gęstość strumienia ciepła przewodzonego przez płaską płytę o grubości δ=2 cm i pozostałych wymiarach AB= 10 m 5 m. Płyta została wykonana ze stali o współczynniku przewodzenia ciepła λ=44 W/(m·K). Zewnętrzne powierzchnie tej płyty mają temperatury tp1=70 °C i tp2=20 °C. Ile wynosi strumień ciepła przewodzonego przez płytę. Podaj wartość oporu cieplnego przegrody.
2. Ściana budynku składa się z muru ceglanego o grubości δ2=50 cm pokrytego po obu stronach warstwami tynku o grubości δ1=δ3=1 cm. Współczynniki przewodzenia ciepła wynoszą odpowiednio, dla muru: λ2=0.72 W/(m·K) i dla tynku λ1= λ3=0.68 W/(m·K).
Temperatura powietrza wewnątrz budynku wynosi 21 °C a temperatura powietrza na zewnątrz budynku wynosi -5 °C. Współczynnik wnikania ciepła od powietrza wewnątrz budynku do powierzchni warstwy tynku po wewnętrznej stronie muru wynosi 8 W/(m2·K). Współczynnik wnikania ciepła od powierzchni warstwy tynku po zewnętrznej stronie muru do powietrza na zewnątrz budynku do wynosi 10 W/(m2·K).
Zakładając ustalony przepływ ciepła oblicz: a) współczynnik przenikania ciepła, b) gęstość strumienia ciepła przewodzonego przez przegrodę, c) gęstość strumienia ciepła przenikającego przez przegrodę, d) opór cieplny przegrody, e) straty ciepła przez ścianę budynku o wymiarach AB= 8 m 5 m, f) ilość ciepła traconego przez ścianę w ciągu 24 h, g) temperatury na powierzchniach wszystkich warstw przegrody.
3. Ścianę budynku o powierzchni 70 m2 ocieplono 15 cm warstwą styropianu, dla którego
=0.04 W/(m·K). Ściana ma grubość 20 cm i jest wykonana z betonu o =0.5 W/(m·K).
Porównaj straty ciepła przez przegrodę przed i po ociepleniu ściany. Przyjmij współczynnik wnikania ciepła od strony wnętrza pomieszczenia 1=6 W/(m2·K) oraz od strony otoczenia 2=10 W/(m2·K). Obliczenia wykonaj dla przypadku gdy różnica temperatury między powietrzem wewnątrz budynku i powietrzem zewnętrznym wynosi: a) 5 °C, b) 20°C.
4. Oblicz opór cieplny przegrody, współczynnik przenikania ciepła oraz wartość strumienia ciepła przenikającego przez płaską ściankę stalową grubości 1=20 mm i współczynniku przewodzenia ciepła 1=60 W/mK, o wymiarach 1 m 1.2 m jeżeli:
a) temperatura gazu po jednej stronie ścianki wynosi t01=1127 C, zaś temperatura wrzącej wody po drugiej ścianki wynosi t02=227 C, współczynnik przejmowania ciepła od gazu do ścianki wynosi 1 =100 W/m2K, a od ścianki do wrzącej wody 2
=5000 W/m2K .
b) w procesie eksploatacji powierzchnia ogrzewana po stronie gazu pokrywa się warstwą sadzy o grubości 2=3 mm i współczynniku przewodzenia ciepła 2=0.09 W/mK, Proszę określić ponadto temperaturę powierzchni ścianki pokrytej warstwą sadzy. Jak zmienił się współczynnik przenikania ciepła wskutek pojawienia się sadzy? Jak zmienia się temperatura wewnątrz warstwy materiału ścianki a jak wewnątrz warstwy sadzy?
dr hab. inż. Monika Maciejewska
