1 Vaje 2: Prevajanje toplote - Stacionarno stanje
Transcription
1 Vaje 2: Prevajanje toplote - Stacionarno stanje
1 Vaje 2: Prevajanje toplote - Stacionarno stanje Osnovne enačbe Toplotni tok q je sorazmeren z gradientom temperature dT/dx, q dT . dx Toplotni tok P S l T1 T2 . Toplotna upornost dR dx . S 1) Zaporedne plasti 20 cm debela stena iz plinobetona ima površino 14,6 m2 in toplotno prevodnost 0,12 W/mK. Na zunanji strani stene je nalepljena 5 cm debela plast stiropora s toplotno prevodnostjo 0,04 W/mK. a) Kolikšen toplotni tok teče skozi sestavljeno steno, če je notranja temperatura stene 17oC, zunanja pa -5oC? b) Kolikšna je temperatura na stiku betona in stiropora? Nariši potek temperature v steni! 2) Vzporedni prehodi toplote Zunanja stena z dolžino 10 m in višino 3 m ima 4 m2 veliko okno. Zid stene je debel 30 cm in ima toplotno prevodnost 0,40 W/mK. U-faktor okna je 2,5 W/m2K. V prostor postavimo radiator z močjo 1100 W. Kolikšna temperatura se ustali v prostoru, če je zunanja temperatura -12 oC? Za koliko odstotkov zmanjšamo toplotne izgube, če okno zamenjamo z novim, ki ima U = 0,9 W/m2K, in stene obložimo s stiroporom z debelino 8 cm? Toplotna prevodnost stiropora je 0,04 W/mK. 3) Krogelna lupina Na enak način lahko obravnavamo tudi prehod toplote skozi krogelno lupino z notranjim polmerom r1, zunanjim polmerom r2 in toplotno prevodnostjo (slika 15.3). Temperatura na notranji površini krogelne lupine naj bo T1 na zunanji pa T2 < T1. 2 R 1 1 1 . 4 r1 r2 4) Taljenje ledu Vzemimo kos ledu, ki smo ga potopili v vodo s temperaturo T1 > 0 ºC. Določi hitrost taljenja ledu ob predpostavki, da ni konvekcije. dm 4 r0 T1 T0 . dt qt Za r0 = 10 cm in T1 = 10 ºC ter če upoštevamo, da je toplotna prevodnost vode 0,6 W/mK, sledi dm/dt = 0,02 g/s. V kolikšnem času se ta košček ledu popolnoma stali? 5) Prestopni koeficienti S kako debelo plastjo stiropora = 0,04 W/mK moramo obložiti opečnat zid z debelino 29 cm in toplotno prevodnostjo = 0,56 W/mK, da bo celotna toplotna prepustnost (ali prehodnost) U obloženega zidu manjša od predpisane vrednosti U= 0,4 W/m2K? Prestopni koeficient na notranji strani zidu je hn= 8 W/m2K, na zunanji pa hz= 25 W/m2K. 6) Parna cev Po železni cevi z notranjim polmerom r1 = 10 cm in zunanjim r2 = 10,5 cm se pretaka vroča voda s temperaturo T1 = 80 oC . Zunanji polmer plašča izolacije je r3 = 20,5 cm in ima toplotno prevodnost = 0,05 W/mK. Toplotni prestopni koeficient s površine izolacije na okoliški zrak je h = 4 W/mK. Kolikšne so toplotne izgube na enoto dolžine cevi, če je temperatura okoliškega zraka enaka T0 = 10 oC?