ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ – ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 1: Σε σωλήνα χαλκού (h=6W/m2K) διαμέτρου 20 mm κυκλοφορεί ζεστό νερό. Να βρεθούν οι απώλειες θερμότητας ανά μονάδα μήκους του αγωγού όταν η θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας είναι 80 οC και του περιβάλλοντος 20 οC. Με την παραδοχή μελανού σώματος να βρείτε πόση είναι η απώλεια θερμότητας με ακτινοβολία.
ΑΣΚΗΣΗ 2: Βιομηχανικός καταψύκτης είναι σχεδιασμένος να λειτουργεί με θερμοκρασία εσωτερικού αέρα -20 οC όταν η εξωτερική θερμοκρασία αέρα είναι 25 οC (Δίνονται οι συντελεστές εσωτερικού και εξωτερικού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας 12 W/m2K και 8 W/m2K αντίστοιχα. Τα τοιχώματα του καταψύκτη είναι κατασκευασμένα από πολυστρωματικό υλικό που αποτελείται από εσωτερικό φύλλο πλαστικού (k=1 W/mK και πάχους 3 mm), ένα εξωτερικό φύλλο ανοξείδωτου χάλυβα (k=16 W/mK και πάχους 1 mm) και ενδιάμεσα υπάρχει μονωτικό υλικό με k=0.07 W/mK. Να βρείτε το πάχος του μονωτικού υλικού για να επιτύχετε απώλειες θερμότητας 15 Wm2.
ΑΣΚΗΣΗ 3: Νερό ρέει σε ανοξείδωτο κυλινδρικό αγωγό (k=50 W/mK) εξωτερικής διαμέτρου 104 mm, και πάχους 2 mm. Α) Να υπολογίσετε τις απώλειες θερμότητας με αγωγή και μεταφορά ανά μέτρο αγωγού όταν η θερμοκρασία νερού είναι 15 οC και η θερμοκρασία εξωτερικού αέρα 10 οC (συντελεστές μεταφοράς εσωτερικά και εξωτερικά 30 kW/m2K και 20 W/m2K. Β) Να υπολογίσετε τις απώλειες θερμότητας όταν ο αγωγός μονωθεί με υλικό εξωτερικής διαμέτρου 300 mm και με k=0.05 W/mK. A)
Β)
ΑΣΚΗΣΗ 4.
ΑΣΚΗΣΗ 5. Να αποδειχθεί ότι ο ολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας σε ένα εναλλάκτη ομoαξονικού κυλινδρικού σωλήνα δίνεται από την σχέση : Αγωγή θερμότητας δια μέσω του υλικού του σωλήνα: Μεταφορά θερμότητας εσωτερικά: Μεταφορά θερμότητας εξωτερικά:
Άσκηση 6 ΛΥΣΗ:
Άσκηση 7 Α) Β)
Α)
Q = U.Am.Θm Θ1-Θ2 Θm = ------------- ln(Θ1/Θ2) Β) r0-ri rm = --------- Am = 2πrml μέση λογαριθμική επιφάνεια ln(r0/ri)
Άσκηση 8