Wrocław, 30 październik 2015
Wymiana Ciepła Lista 4
1. Oblicz strumień ciepła oraz gęstość strumienia ciepła przewodzonego przez wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnię rury (w odniesieniu do 1 m długości rury).
Średnica wewnętrzna rury wynosi 60 mm, a grubości ścianki 2 mm. Różnica temperatury zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni rury wynosi 0.5 °C. Wykonaj obliczenia zakładając, że rura jest wykonana z następujących materiałów: i) stal, λ=50 W/(m·K), ii) miedź, λ=380 W/(m·K), iii) stal nierdzewna, λ=17 W/(m·K), iv) szkło, λ=1 W/(m·K).
2. Rurociąg stalowy o średnicy wewnętrznej D1=150 mm i zewnętrznej D2=160 mm otulono warstwą izolacji tak, że jej średnica zewnętrzna wynosi D3=200 mm.
Współczynnik przewodzenia ciepła dla stali wynosi 50 W/(m·K), a współczynnik przewodzenia ciepła dla izolacji 0.04 W/(m·K). Przez rurę płynie woda o temperaturze 90 °C, zaś temperatura powietrza otaczającego rurę wynosi 10 °C. Współczynnik wnikania ciepła między wodą a wewnętrzną powierzchnią rury wynosi 1850 W/(m2·K), natomiast między zewnętrzną powierzchnią izolacji a powietrzem wynosi 14 W/(m2·K).
Oblicz: a) strumień ciepła oddawanego do otoczenia przez przewód o długości 10 m, b) temperaturę na zewnętrznej powierzchni rurociągu, c) temperaturę na zewnętrznej powierzchni izolacji, d) gęstość strumienia ciepła wnikającego do powierzchni wewnętrznej rury (dla 1 m długości rury), e) gęstość strumienia ciepła wnikającego do otoczenia.
3. Stalowy przewód parowy, wykonany z rury o wymiarach d1/d2 =180/200 mm, o współczynniku przewodzenia ciepła 1=50 W/mK, jest pokryty dwoma warstwami izolacji o grubościach 2=3=50 mm i współczynnikach przewodzenia ciepła 2=0.18 W/mK i 3=0.06 W/mK. Temperatura pary przepływającej wewnątrz rury t01=427C, temperatura powietrza na zewnątrz rury wynosi t02=27C. Współczynniki przejmowania ciepła wynoszą: od pary do powierzchni ścianki przewodu 1=200 W/m2K i od powierzchni izolacji do powietrza 2=10 W/m2K. Oblicz straty ciepła do otoczenia z 1m bieżącego przewodu, oraz temperatury powierzchni poszczególnych warstw. Ile wynosi liniowy opór cieplny przegrody a ile liniowy współczynnik przenikania ciepła przez ściankę przewodu?
dr hab. inż. Monika Maciejewska
