Пример 10.1

Определить эквивалентную теплопроводность () плоской стенки, состоящей из трех слоев изоляции: внутреннего [δ₁ = 10 мм; λ₁ = 0,28 Вт/ (м·К)], основного из диатомитового кирпича [δ₂ = 60 мм; λ₂ = 0,14 Вт/ (м·К)] и наружного штукатурного [δ₃ = 5 мм; λ₃ = 1,16 Вт/ (м·К)].

Решение

Воспользуемся уравнением (10.7):

 = (10·10^-3 + 60·10^-3 + 5·10^-3 ) / (10·10^-3 / 0,28 + 60·10^-3 / 0,14 +…

…+ 5·10^-3 / 1,16) = 0,16 Вт/(м·К).

Пример 10.2

Определить наружную температуру кирпичной кладки трубчатой печи, если ее площадь F = 140 м², тепловой поток Q = 120 кВт, а температура огнеупорной кладки со стороны топки  = 1020 ^○С. Кирпичная кладка состоит из двух слоев: слоя огнеупорного кирпича [δ₁ = 250 мм; λ₁ = 0,34 Вт/ (м·К)] и слоя красного кирпича [δ₂ = 250 мм; λ₂ = 0,68 Вт/ (м·К)].

Решение

Плотность теплового потока равна:

 = 120000 / 140 = 857 Вт/м².

Тогда наружную температуру кирпичной кладки найдем по формуле (10.6):

= 1020 – 857·(250·10^-3 / 0,34 + 250·10^-3 / 0,68) = 75 ^○С.

Пример 10.3

Определить поток излучением (Е) от стенки площадью поверхности S = 4,0 м³, если ее степень черноты ε = 0,92, а температура  = 1200 °С.

Решение

Поток излучением определим по формуле Стефана-Больцмана:

 = 0,92·5,77·[(1200 + 273) / 100]⁴ =982 000 Вт = 982 кВт.

Пример 10.4

Определить плотность теплового потока стенки с коэффициентом излучения С = 4,53 Вт/ (м²·К⁴), если температура излучающей поверхности стенки t_ст = 1027 °C Найти также степень черноты стены.

Решение

Плотность теплового потока стенки серой стенки определим по формуле:

 = 4,53 (1300 / 100)⁴ = 129,4·10³ Вт/м².

Степень черноты стенки равна:

 = 4,53 / 5,77 = 0,8.

Пример 10.5

Определить тепловой поток от газов к воздуху и плотность потока сквозь кирпичную обмуровку котла площадью 120 м² и толщиной δ = 250 мм, если температура газов t_∞1 = 600° С, температура воздуха t_∞2 = 30 °С и коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности стенки α₁ = 23,6 Вт/(м²·К), коэффициент теплоотдачи от поверхности стенки к наружному воздуху α₂ = 9,3 Вт/ (м² ·К) и теплопроводность кирпичной обмуровки λ = 0,81 Вт/(м·К). Найти также температуры на внутренней и наружной поверхностях обмуровки.

Решение

Найдем коэффициент теплопередачи (k) по формуле (10.15):

 = 1 / (1/23,6 + 250·10^-3 / 0,81 + 1 / 9,3) = 2,18 Вт/(м²·К).

Тепловой поток равен:

 = 2,18·120 (600 – 30) = 149 кВт.

Плотность теплового потока определим по формуле:

 = 149·10³ / 120 = 1242 Вт/м².

Температура на поверхности обмуровки со стороны газов согласно уравнению (10.12) составляет:

 = 600 – 1242 / 23,6 = 547 °С.

Температуру на поверхности обмуровки со стороны наружного воздуха  находим по уравнению (10.14):

 = 30 + 1242 / 9,3 = 164 °С.