II. Второй случай – стальная стенка покрытая слоем накипи

Расчет теплопередач Задача №1. Расчет теплопередачи через

Плоскую многослойную стенку

Плоская стальная стенка толщиной δ_с омывается с одной стороны горячими газами с температурой , а с другой стороны – водой с температурой .

Определить коэффициент теплопередачи k от газов к воде, плотность теплового потока q и температуры обеих поверхностей стенки, если известны коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке α₁ и от стенки к воде α₂, коэффициент теплопроводности стали λ.

Определить также все указанные выше величины, если стенка со стороны воды покроется слоем накипи толщиной δ_н; коэффициент теплопроводности накипи .

Построить температурные графики в R,t и x,t - координатах.

Объяснить, в чем состоит вред отложения накипи на стальных поверхностях нагрева.

Исходные данные:

Решение

Выполним расчет для двух случаев:

1) при отсутствии накипи;

2) при наличии накипи.

I. Первый случай – чистая стальная стенка

1. Коэффициент теплопередачи:

2. Плотность теплового потока:

3. Температуры поверхностей:

Для определения температуры стенок и составим уравнения для плотности теплового потока. Так как тепловой поток один и тот же во всех процессах, то получим следующие выражения:

а) плотность теплового потока от горячего газа к стенке по формуле Ньютона – Рихмана:

б) Плотность теплового потока, обусловленная теплопроводностью через твёрдую стенку по закону Фурье:

в) плотность теплового потока от поверхности стенки к воде описывается законом Ньютона – Рихмана:

Из этих уравнений найдем соответствующие размерности температур:

Отсюда,

температура стенки со стороны газов:

температура стенки со стороны воды:

II. Второй случай – стальная стенка покрытая слоем накипи

1. Коэффициент теплопередачи:

2. Плотность теплового потока:

3. Температуры поверхностей:

Для определения температуры стенок и составим уравнения для плотности теплового потока. Так как тепловой поток один и тот же во всех трёх процессах, то получим следующие выражения:

а) плотность теплового потока от горячего газа к стенке по формуле Ньютона – Рихмана:

б) плотность теплового потока, обусловленная теплопроводностью через твёрдую стенку по закону Фурье:

в) плотность теплового потока, обусловленная теплопроводностью через слой накипи по закону Фурье:

г) плотность теплового потока от поверхности стенки к воде по формуле Ньютона – Рихмана:

Из этих уравнений найдем соответствующие размерности температур:

Отсюда, температура стенки со стороны газов:

температура стенки со стороны накипи:

температура стенки со стороны воды:

4. Термическое сопротивление:

а) от газа к поверхности стенки:

б) стенки:

в) накипи:

г) от накипи к жидкости

Ответ: