Плоская стальная стенка толщиной с=5,5 мм омывается с одной стороны горячим газом с температурой

Плоская стальная стенка толщиной с=5,5 мм омывается с одной стороны горячим газом с температурой t1=500 ˚С, с другой стороны – водой с температурой t2=138 ˚С. Определить коэффициент теплопередачи К от газов к воде, удельный тепловой поток q и температуру обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке 1=100Втм2×К и от стенки к воде 2=5000Втм2×К; коэффициент теплопроводности стали с=58Втм×К. Определить указанные выше величины, если стенка со стороны воды покроется слоем накипи толщиной н=3,4 мм; коэффициент теплопроводности накипи н=0,99Втм×К. Для указанных вариантов построить эпюры температур от t1 до t2. Объяснить в чем заключается вред отложения накипи на стальных поверхностях нагрева.

Первый случай – чистая стальная стенка
Коэффициент теплопередачи:
k=111+сс+12=11100+0,005558+15000=89,7Втм2×К
Удельная плотность теплового потока:
q=k×t1-t2=89,7×500-138=32471,4 Втм2
Температура со стороны газов:
tсг=t1-q1=500-32471,4100=175,286 °С
Температура стенки со стороны воды:
tсв=t2+q2=138+32471,45000=144,5 °С
Второй случай – стальная стенка, покрытая слоем накипи
Коэффициент теплопередачи:
k'=111+сс+нн+12=11100+0,005558+0,00340,99+15000=72,84Втм2×К
Удельная плотность теплового потока:
q=k'×t1-t2=72,84×500-138=26368,08 Втм2
Температура со стороны газов:
tсг=t1-q1=500-26368,08100=236,32 °С
Температура со стороны накипи:
tнак=tсг-q×сс=236,32-26368,08×0,005558=233,82 °С
Температура стенки со стороны воды:
tсв=t2+q2=138+26368,085000=143,37 °С
Контрольный вопрос.
Накипь - твердые отложения, образующиеся на внутренних стенках труб паровых и водогрейных котлов, водяных экономайзеров, пароперегревателей, испарителей и других теплообменных аппаратов, в которых происходит испарение или нагревание воды, содержащей те или иные соли.
Вредное влияние накипи проявляется в трех направлениях: слой накипи, покрывающий поверхность нагрева, уменьшает коэффициент теплопередачи между водой и газами, что в итоге вызывает перерасход топлива