Через стальную плоскую стенку толщиной 8 + 0,2∙i мм. происходит теплообмен между двумя теплоносителями:

Через стальную плоскую стенку толщиной 8 + 0,2∙i мм. происходит теплообмен между двумя теплоносителями: перегретой водой с температурой 110+ i ˚С и нагреваемой водой с температурой 55+ i ℃. Коэффициент теплоотдачи от перегретой воды к стальной стенке 2000 Вт/м2∙℃, коэффициент теплоотдачи от стальной стенки к нагреваемой воде 1250 Вт/м2∙℃, коэффициент теплопроводности стали 40 Вт/м∙℃. Определить коэффициент теплопередачи, плотность теплового потока через стальную стенку, температуры на поверхностях стальной стенки. Дано: Таблица 11.1. Исходные данные для варианта № 6 (i=6) № Параметр Обозначение Величина 1 Толщина стальной стенки δ, мм =8 + 0,2∙6=9,2 2 Температура перегретой воды t1, ℃ =110+6=116 3 Температура нагреваемой воды t2, ℃ =55+6=61 4 Коэффициент теплоотдачи от перегретой воды к стальной стенке α1, Вт/м2∙˚С 2000 5 Коэффициент теплоотдачи от стальной стенки к нагреваемой воде α2, Вт/м2∙˚С 1250 6 Коэффициент теплопроводности стали λ, Вт/м∙˚С 40 Найти: коэффициент теплопередачи k,Втм2∙˚С ; плотность теплового потока через стальную стенку q,Втм2 ; температуры на поверхностях стальной стенки tст_1 и tст_2 , ℃ .

Схематично процесс теплопередачи через стальную стенку изображен на рис. 11.1.
тепловой поток плотностью q
перегретая вода стальная стенка нагреваемая вода
t1=116 ℃ tст_1 tст_2 t2=61℃
Рис. 11.1. Схема процесс теплопередачи через стальную стенку.
Коэффициент теплопередачи через плоскую стенку k,Втм2∙˚С :
k=11α1+δλ+1α2=112000+9,2∙10-340+11250=653,6 Втм2∙˚С .
Плотность теплового потока через стальную стенку q,Втм2 ;
q=k∙t1-t2=653,6 ∙116-61=35947,7 Втм2=35,95 кВтм2 .
Температуры на поверхностях стальной стенки tст_1 и tст_2 , ℃ найдутся из закона Ньютона –Рихмана для процесса теплоотдачи:
tст_1=t1-qα1=116-35947,7 2000=98,0 ℃;
tст_2=t2+qα12=61+35947,7 1250=89,8 ℃;
Проверка по закону Фурье для процесса теплопроводности
tст2=tст1-q∙δλ=98-35947,7 ∙9,2∙10-340=98-8,268=89,758≈
≈89,8 ℃ .
Ответ:
Коэффициент теплопередачи через плоскую стенку k=653,6 Втм2∙˚С;
Плотность теплового потока через стальную стенку q=35,95 кВтм2;
Температуры на поверхностях стальной стенки tст1=98,0 ℃ и
tст_2=89,8 ℃ .

.
Плотность теплового потока через стальную стенку q,Втм2 ;
q=k∙t1-t2=653,6 ∙116-61=35947,7 Втм2=35,95 кВтм2 .
Температуры на поверхностях стальной стенки tст_1 и tст_2 , ℃ найдутся из закона Ньютона –Рихмана для процесса теплоотдачи:
tст_1=t1-qα1=116-35947,7 2000=98,0 ℃;
tст_2=t2+qα12=61+35947,7 1250=89,8 ℃;
Проверка по закону Фурье для процесса теплопроводности
tст2=tст1-q∙δλ=98-35947,7 ∙9,2∙10-340=98-8,268=89,758≈
≈89,8 ℃ .
Ответ:
Коэффициент теплопередачи через плоскую стенку k=653,6 Втм2∙˚С;
Плотность теплового потока через стальную стенку q=35,95 кВтм2;
Температуры на поверхностях стальной стенки tст1=98,0 ℃ и
tст_2=89,8 ℃ .