Каков коэффициент теплопередачи от газов к воздуху в нагревательной печи с трехслойной стенкой из динасового кирпича

Инструкция: Коэффициент теплопередачи от газов к воздуху через трехслойную стенку может быть найден с использованием коэффициента теплопроводности каждого материала и толщины соответствующих слоев стенки.

1. Сначала найдем коэффициент теплопередачи каждого слоя стенки.
— Для динасового кирпича и красного кирпича можно найти значения коэффициента теплопроводности из таблицы значений. Предположим, что значения для динасового кирпича составляют 1.1 Вт/(м·К), а для красного кирпича — 0.8 Вт/(м·К).
— Для слоя изоляции стекловаты используем также таблицу значений. Пусть значение коэффициента теплопроводности стекловаты составляет 0.04 Вт/(м·К).

2. Затем найдем толщину каждого слоя стены.
— Пусть толщина динасового кирпича составляет 0.1 м, толщина красного кирпича — 0.2 м, а толщина слоя изоляции стекловаты — 0.05 м.

3. Теперь можем использовать формулу для расчета коэффициента теплопередачи через трехслойную стенку:
— Коэффициент теплопередачи от газов к воздуху равен сумме коэффициентов теплопередачи каждого слоя, деленной на сумму произведений толщин каждого слоя на его коэффициент теплопередачи. В нашем случае это будет:
Коэффициент теплопередачи = (коэффициент теплопередачи динаса × толщина динаса +
коэффициент теплопередачи красного кирпича × толщина красного кирпича +
коэффициент теплопередачи стекловаты × толщина стекловаты) /
(толщина динаса + толщина красного кирпича + толщина стекловаты)

4. Чтобы найти потери теплоты через стенку, мы можем использовать закон Фурье
— Потеря тепла равна произведению коэффициента теплопередачи через стенку на разность температур внутри и снаружи стенки. Предположим, что внутренняя температура стенки составляет 500°С, а наружная температура окружающего воздуха — 20°С.
Потери теплоты = (коэффициент теплопередачи × (температура внутри — температура снаружи))

5. Наконец, чтобы найти температуры на поверхностях каждого слоя стенки, мы можем использовать закон теплопроводности.
— Разница температур каждого слоя определит поток тепла через каждый слой стены. Например, разница температур на внутренней и внешней поверхностях динасового кирпича будет равна (температура внутри — температура снаружи). Аналогично для других слоев.

Пример использования: Коэффициент теплопередачи через трехслойную стенку равен 0.171 Вт/(м·К). Потери теплоты через стенку составляют 25700 Вт. Температура воздуха на внутренней поверхности стекловаты — 485°С, наружная поверхность красного кирпича — 465°С.

Совет: Для лучшего понимания темы теплопередачи и ее расчета рекомендую ознакомиться с теорией теплопроводности и изучить принципы работы закона Фурье. Также полезно понять, как влияют коэффициенты теплопроводности разных материалов и толщина слоев на общий коэффициент теплопередачи.

Задание для закрепления: Имеется стена, состоящая из трех слоев: бетона, стекловаты и деревянной обшивки. Значение коэффициента теплопроводности для бетона равно 1.5 Вт/(м·К), для стекловаты — 0.04 Вт/(м·К), для деревянной обшивки — 0.12 Вт/(м·К). Толщина бетона составляет 0.3 м, стекловаты — 0.1 м, деревянной обшивки — 0.02 м. Найдите коэффициент теплопередачи через стенку и потери теплоты через стенку, если внутренняя температура стенки равна 30°С, а наружная температура -10°С. Найдите температуру на внешней поверхности деревянной обшивки.