Задачи по теплопроводности кирпича

Задача №1.17

Определить тепловой поток через 1м 2 кирпичной стены помещения толщиной в два кирпича (δ= 510 мм) с коэффициентом теплопроводности λ=0,8 Вт/(м ºС). Температура воздуха внутри помещения t_ж1 = 18°C; коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенки α₁=7,5Вт/(м 2º С); температура наружного воздуха t_ж2 = -30°C; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены, обдуваемой ветром, α₂=20Вт/(м 2º С). Вычислить также температуры на поверхностях стены t_с1 и t_с2.

Дано: δ= 510мм; λ =0,8 Вт/(м∙ º С); α1 =7,5 Вт/(м 2 ∙ º С); α2 =20 Вт/(м 2 ∙ º С); tж1 = 18 °C; tж2 = -30 °C; Найти: рассчитать плотность теплового потока, ; определить температуру tc1 и tc2

Решение

1. Согласно уравнению теплопередачи через плоскую стенку, плотность теплового потока вычисляется:

где -температура воздуха внутри помещения и снаружи соответственно, ˚С; k — коэффициент теплопередачи, который характеризует интенсивность теплопередачи, и численно равен плотности теплового потока, передающейся от первой жидкости (воздуха внутри помещения) к другой (воздуху снаружи помещения) через разделяющую их стенку при разности температур между жидкостями в 1 ˚С, Вт/(м 2 ∙ º С).

Коэффициент теплопередачи определяется следующим образом:

где -коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности и от наружной поверхности обдуваемой ветром соответственно, этот коэффициент характеризует интенсивность теплоотдачи и численно равен плотности теплового потока, передаваемого при разности температур равной 1 ˚С, Вт/(м 2 ∙ º С).

Значит плотность теплового потока:

2. Согласно закону Ньютона – Рихмана:

Из этого соотношения и определим температуры стенок t_c1 и t_c2.

Зачем нам знать теплопроводность кирпича?

Знать теплопроводность кирпича, важно. Это сэкономит ваш бюджет и во время строительства и когда Вы уже ведете в свой новый дом. Строительство дома серьезное решение в жизни каждого человека. Кстати, кабель оптом предлагается здесь на сайте компании elektrikadeshevo.ru. И если стремится выполнить жизненный постулат для мужчины: «Вырастить сына, построить дом, посадить дерево», то далеко не каждый сможет похвастаться, что он выполнил все три условия. И очень у многих из нас проблемы именно со вторым пунктом. Но если уж решили взяться за это сложное дело, то честь Вам и хвала.

Первая проблема в начале долгого пути строительства, это с чего построить дом? Смотришь на красивые стены кирпичных домов и понимаешь, что вот дом простоял сто лет и еще неплохо смотрится. Все решились, строим из кирпича. А вот какая по толщине должна быть стена? Двенадцать сантиметров или быть может быть полтора метра. И не важно где Вы живете в холодном или жарком климате. Жара порой достает похлеще мороза. А экономию энергоресурсов, как на отопление, так и на охлаждение никто не отменял. Сейчас мы все научились считать свои деньги. И вот тебе первая задача теплопроводность кирпича. Если по научному, то теплопроводность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым частям. А по простому, то насколько быстро тепло с вашего дома уйдет на улицу. Чем ближе теплопроводность к нулю, тем лучше.

Кирпичи сейчас выпускают нескольких видов разных модификаций

Но основная масса кирпича на нашем рынке это силикатный и керамический. Следует знать, что на теплопроводность кирпича влияет не только то из чего он сделан, но и влажность (чем больше влажность, тем больше теплопроводность) это минус, наличие пустот или пор. Кратко рассмотрим теплопроводность кирпича в зависимости от его структуры. Простой силикатный кирпич имеет теплопроводность 0, 7 – 0, 8 Вт/м К, тот же, но с пустотами 0, 6 5Вт/м К, а если щелевой кирпич – 0, 4 Вт/м К. Берем керамический кирпич полнотелый – 0, 6 Вт/м К, с пустотами – 0, 56 Вт/м К и щелевой – 0, 35 – 0, 45 Вт/м К Мы тут видим, что чем больше пустот, тем теплопроводность кирпича ниже. А это в свою очередь означает, что дом с такого кирпича (при равных иных условиях) будет теплее. Но с другой стороны пустотелый кирпич менее прочный. Тут нужно уже варьировать. На наружу можно кирпич покрепче, а во внутрь стены потеплее. Все зависит от Вашего вкуса, но и о теплопроводности кирпича не стоит забывать.

©Пенза-Взгляд, 2015–2016. Портал актуальных новостей «Пенза-Взгляд».

Новости Пензы. События, факты, мнения.

Использование материалов разрешено только с предварительного согласия правообладателей. Все права на фото-видео, графический и изобразительный контент принадлежат их авторам. Допустимо цитирование не более 30% от исходного текста. Полностью дублировать материалы запрещено (в том числе с использованием RSS). При цитировании материалов гиперссылка на penzavzglyad.ru обязательна.

Редакция не несет ответственности за содержание блогов и комментариев, а также не предоставляет справочной информации. Позиция «Пенза-Взгляд» не всегда совпадает с мнением авторов статей, опубликованных на интернет-портале.

Все замечания, пожелания и предложения присылайте на penzavzglyad@yandex.ru. Прогноз погоды предоставлен сервисом Яндекс.Погода.

Настоящий ресурс может содержать материалы 18+.

Задачи для самостоятельного решения. Задача № 1. Стены сушильной камеры выполнены из красного кирпича толщиной δ1=250мм с

Задача № 1. Стены сушильной камеры выполнены из красного кирпича толщиной δ₁=250мм с коэффициентом теплопроводности λ₁=0,7 Вт/м· К и слоя строительного войлока с коэффициентом теплопроводности
λ₂=0,0405 Вт/м ·К. Температура наружной поверхности кирпичного слоя t₁=110 o C, наружной поверхности войлочного слоя t₃=25 o C.

Определить температуру плоскости соприкосновения слоев t₂ и толщину войлочного слоя δ₂ при условии, что тепловые потери камеры не превышают q=110 Вт/м 2 .

Каков эффективный (средний) коэффициент теплопроводности двухслойной стенки?

Примечание. Расчетные формулы для решения данной задачи содержатся в разделе 2.1 настоящего пособия.

Ответы: t₂=70,7 о С; δ₂=16,8мм; λ_эф=0,326 Вт/ м · К.

Задача № 2. Паропровод диаметром d₂ / d₁ =160/150 мм покрыт слоем тепловой изоляции толщиной δ=100 мм; коэффициент теплопроводности стенки трубы λ₁=50 Вт/ м· К, изоляции λ₂=0,08 Вт/м· К. Температура внутренней поверхности трубопровода t₁=400 о С, наружной поверхности изоляции t₃=50 о С.

Найти тепловые потери на 1 м длины паропровода (Q , Вт/м) и перепады температур на трубе (t₁— t₂) и на слое изоляции (t₂— t₃).

Примечание. Расчетные формулы содержатся в разделе 2.2.

Ответы: Q =216,8 Вт/м; t₁— t₂=0,045 о С; t₂— t₃=349,95 о С.

Задача № 3. Определить потерю теплоты с 1 м длины трубопровода
(Q , Вт/м) диаметром d₂ / d₁ =165/150 мм, покрытого слоем изоляции толщиной δ=60 мм. Коэффициент теплопроводности трубы λ₁=50 Вт/м· К, изоляции λ₂=0,15 Вт/м ·К. Температура воды в трубопроводе коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы =1000 Вт/ (м 2 · К), температура окружающего воздуха коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху =8 Вт/ м 2 · К.

Рассчитать также температуру наружной поверхности изоляции (t_из).

Сравнить Q с потерями теплоты от оголенного трубопровода (Q ΄) при условии одинакового .

Рассчитать потери теплоты от оголенного трубопровода (Q ΄΄) по приближенной формуле (для плоской стенки толщиной ) и определить относительную погрешность расчета

Примечание. Все необходимые расчетные формулы содержатся в разделе 2.3.

Ответы: Q =145,4 Вт/м; t_из=5,3 о С; Q ΄=430,9 Вт/м; Q ΄΄=431,2Вт/м δ=0,07 %.

Задача № 4. Можно ли использовать асбест с коэффициентом теплопроводности λ=0,11 Вт/ м ·К для теплоизоляции трубопровода с d₂=20 мм, если коэффициент теплоотдачи =8 Вт/ м 2 ·К?

Каким должен быть максимальный коэффициент теплопроводности изоляции, используемой для этой цели?

Примечание. Расчетные формулы содержатся в разделе 2.4.

Ответы: Нельзя, т.к. d₂ 3 – тепловыделяющий объем.

Для проводников электрического тока выделяемая джоулевая теплота равна электрической мощности (Q=N), а плотность объемного тепловыделения

1.5 Примеры решения задач

1.5.1 Плоская стенка

Пример 1.1 Стенка из красного кирпича длиной 15 м, высотой 3,5 м и толщиной 0,63 м имеет теплопроводность 0,81 Вт/(м·К). Температура на внутренней поверхности стенки 18С, а на наружной — 30С.

Определить поверхностную плотность теплового потока, тепловой поток, а также потери теплоты через стенку в течение сутки.

Решение.Поверхностная плотность теплового потока

Вт/м 2 .

Вт

Потери теплоты через стенку в течении сутки.

Q=Ф·=3240·24·3600=279,936·10 6 Дж=279,936 МДж

Плоская стенка топки выполнена из шамотного кирпича толщиной 250 мм. Температура внутренней поверхности стенки t₁=1350C, наружнойt₂=50C. Теплопроводность шамотного кирпича зависит от температуры и определяется зависимостью=_о(1+вt)=0,838(1+7·10 -4 t). Построить график распределения температуры в стенке при х=0,50; 100; 150; 200 и 250 мм.

Решение.В случае линейной зависимости теплопроводности от температуры поверхностная плотность теплового потока

,

где Вт/(м·К).

Тогда Вт/м 2 .

Температура на любом расстоянии хот поверхности стенки определяем по формуле

Пример 1.3 Поверхность теплообменного аппарата 12,0 м 2 ; стенка состоит из нержавеющей стали_н.с.=15,1 Вт/(м·К);_н.с.=8 мм; слоя стеклянной ваты_с.в.=0,037 Вт/(м·К)._с.в.=60 мм; деревянной обшивки из сосновых досок_с.д.=0,107 Вт/(м·К);_д=20 мм и слоя масляной краски_к=0,29 Вт/(м·К);_к=1 мм.

Температура внутренней поверхности аппарата t₁=180C, наружной поверхности изоляцииt_III=82C.

Определить эквивалентную теплопроводность многослойной стенки, тепловой поток через стенку и температуру на наружной поверхности обшивки.

Решение. Эквивалентная теплопроводность многослойной стенки

из данного уравнения находим

С.

Вт/м 2 .

q=A·q=12·60,4 =724,8 Вт.

Определяем температуру наружной поверхности обшивки

С

Определяем температуру на поверхности краски

С.

Определяем тепловой поток через эквивалентную теплопроводность _экв.

Вт

1.1Определить теплопроводность материала стенки, если при толщине ее=61 см и разности температур на поверхностяхt=50Cповерхностная плотность теплового потокаq=67 Вт/м 2 .

1.2 В сушильную камеру со стенками толщиной 250 мм из строительного кирпича_с.к.=0,77 Вт/(м·К) с горячим воздухом подводится тепловой поток 650 кВт; 95% этого количества теплоты используется при сушке и затем отводится с рециркулирующим воздухом, а остальное теряется через стенки камеры поверхностью 210 м 2 . Температура наружной поверхности камеры 35С.

Определить температуру на внутренней поверхности сушильной камеры.

1.3Холодильная камера отделена от цеха стенкой из строительного кирпича толщиной 50 см._с.к.=0,81 Вт/(м·К), покрытой со стороны цеха штукатуркой_шт.=0,78 Вт/(м·К), а со стороны камеры – шлаковой ватой_ш.в.=0,07 Вт/(м·К) и такой же штукатуркой. Толщина каждого слоя штукатурки_шт.=0,20 м. Температура воздуха в цехе 20С при относительной влажности=70%. Через стенку проникает тепловой поток 476,8 КДж на 1 м 2 за 8 часов.

Определить минимальную толщину слоя шлаковой ваты, при которой выпадение влаги на поверхность стенки со стороны цеха будет исключено.

1.4Для уменьшения тепловых потерь стеной здания и повышения температуры внутренней поверхности кирпичной стены во избежание сырости в помещении применена изоляция слоем пенопласта толщиной 50 мм в вариантах.

Рисунок 1.7 Варианты применения изоляции стены здания слоем пенопласта.

Определить процент сбереженной теплоты по сравнению с вариантом в; температуру кирпичной стены со стороны помещения в случае а, и кирпичной стены со стороны наружной поверхности в случае аиб. теплопроводность кирпичной кладки_кир=0,81 Вт/(м·К), пенопласта_пп=0,06 Вт/(м·К). Температура внутренней стенки 18,5С, наружной стенки -7С.