Сосуд наполненный жидким газом

22.41 Сосуд, наполненный жидким газом, имеет на наружной поверхности температуру -190 ºС. Он покрывается слоем шлаковаты толщиной 250 мм. Температура воздуха в помещении 20 ºС. Какой тепловой поток пройдет через 1 м² изоляции, если пренебречь термическим сопротивлением теплоотдачи со стороны воздуха?

Ответ: Q=134 Вт.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.42 Печь изнутри выложена динасовым кирпичом, за которым следует слой красного кирпича толщиной 250 мм и, наконец, снаружи – слой силикатного кирпича толщиной 60 мм. На внутренней поверхности печи температура 1150 ºС, на наружной 60 ºС. Какова должна быть толщина слоя динасового кирпича, чтобы температура красного кирпича не превышала 820 ºС? Найти температуру на внутренней поверхности слоя силикатного кирпича.

Ответ: δд.к=61 мм, tc3=198 ºC.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.43 Стенка опытной установки покрыта снаружи изоляционным слоем толщиной 260 мм. Она обогревается изнутри так, что на наружной поверхности изоляции поддерживается температура 35 ºС. Для изучения тепловых потерь в изоляцию на глубину 50 мм от наружной поверхности заделана термопара, которая показала 70 ºС. Определить температуру на поверхности контакта стенки и изоляции.

Ответ: t=217 ºC.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.44 Найти эквивалентный коэффициент теплопроводности (в поперечном направлении) для плоского конденсатора, который собран из z листов алюминиевой фольги толщиной 0,02 мм и z листов изоляционной бумаги, имеющей теплопроводность λб=0,18 Вт/(м·К) и толщину листа 0,05 мм.

Ответ: λэкв=0,25 Вт/(м·К).

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.45 Для проведения испытаний смонтирована сборка из пяти стальных листов толщиной 0,5 мм каждый. Между листами проложены прокладки изоляционной бумаги толщиной по 0,05 мм и теплопроводностью λб=0,116 Вт/(м·К). Найти эквивалентную теплопроводность λэкв сборки (в поперечном направлении). Как изменится λэкв, если учесть, что между слоями имеются воздушные зазоры толщиной 0,001 мм (температура воздуха 20 ºС)?

Ответ: λ1экв=1,5 Вт/(м·К), λ2экв=1,3 Вт/(м·К).

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.46 Нагреватель и холодильник имеют соответственно температуры 200 и 0 ºС. Между их поверхностями зажат диск диаметром 150 мм и толщиной 25 мм, сквозь который проходит тепловой поток 60 Вт. Между поверхностями нагревателя, диска и холодильника имеются воздушные зазоры толщиной 0,1 мм. Пренебрегая лучистым теплообменом и потерями теплоты, найти теплопроводность материала диска с учетом и без учета воздушных зазоров. Теплопроводность воздуха в зазорах определить по температурам нагревателя и холодильника.

Ответ: λд1=0,479 Вт/(м·К), λд2=0,425 Вт/(м·К).

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.47 Стенка холодильной камеры сделана из пробковой плиты толщиной 100 мм и обшита с обеих сторон сосновыми досками толщиной 15 мм каждая. На внешних поверхностях досок температуры соответственно: +20 и -12 ºС. Определить потери теплоты через 1 м² поверхности стенки и температуры на обеих поверхностях пробковой плиты. Где в пробковой плите располагается изотермическая поверхность с t=0 ºC?

Ответ: Q=13,75 Вт, tc1=18,6 ºС, tc2=10,6 ºC, на расстоянии 63,7 мм от наружной поверхности пробковой плиты.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.48 (Вариант 38) Определить плотность теплового потока q, передаваемого теплопроводностью:

1) через однослойную плоскую металлическую стенку толщиной δc;

2) через двухслойную плоскую стенку: первая стенка покрыта плоским слоем изоляции толщиной δи.

Температуры внешних поверхностей tc1 и tc2 в обоих случаях одинаковы.

Данные для решения задачи взять из табл. 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Материал стенки	Толщина стенки δc, мм	tc1, ºC	tc2, ºC	Материал изоляции	Толщина изоляции δи, мм
Сталь	4	150	60	Накипь	10

Ответ: q1=1012500 Вт/м², q2=15509 Вт/м².

Варианты задачи: 85.

Методические указания

22.49 К медному стержню диаметром 20 мм и длиной 200 мм с одного конца через торец подводится теплота. Другой конец охлаждается потоком воды, которая при расходе 0,0167 кг/c нагревается от стержня на 2 ºС. Найти перепад температур между концами стержня, приняв, что через боковую поверхность стержня тепловые потери отсутствуют.

Ответ: Δt=232 ºС.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

22.50 Алюминиевый брусок квадратного сечения длиной 180 мм зажат торцами между нагревателем и холодильником, температуры которых соответственно 400 и 10 ºС. Найти термическое сопротивление и сторону квадратного сечения бруска, если по бруску передается тепловой поток 176,8 Вт, а тепловые потери с боковой поверхности бруска отсутствуют.

Ответ: R=88,23·10-5 (м²·К)/Вт, а=20 мм.

Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986

Источник

Нажмите сюда для просмотра этой темы в обычном формате

Диалог специалистов АВОК _ Программы, расчеты _ Задача по тепломассообмену

Автор: doolitl9 5.11.2009, 15:33

Сосуд, наполненный жидким газом, имеет на наружной поверхности температуру – 190 0С. Он покрывается слоем шлавковаты толщиной 250 мм. Температура воздуха в помещении 20 0С. Какой тепловой поток пройдёт через 1 кв.м. изоляции, если пренебречь термическим сопротивлением теплопередачи со стороны воздуха?
Всем спасибо за пмощь.

Автор: jota 5.11.2009, 23:32

32,93 W/m2

Автор: doolitl9 6.11.2009, 14:08

Цитата(jota @ 5.11.2009, 23:32)

как пришли к ответу? можете формулы написать…

Автор: jota 6.11.2009, 14:25

Формулы поищите через Гугл: теплопередача через стенку
Я по программе Кaicalc – тоже есть в сети free

Автор: Насосник 6.11.2009, 15:53

А почему тема названа – задача по тепломассообмену? Здесь только теплообмен. Массообмена нет.

Автор: doolitl9 6.11.2009, 16:39

Цитата(Насосник @ 6.11.2009, 15:53)

А почему тема названа – задача по тепломассообмену? Здесь только теплообмен. Массообмена нет.

хорошо, задача по теплопередаче
а решение, я всё-таки не получил,
очень сильно надо

Автор: Litvinov 6.11.2009, 17:01

Ну… если подсказки ув. jota вам не указали верного направления поиска решения, то остается одно – открыть СНиП 2.04.14-88 или СНиП 41-03-2003

Автор: Rumali 6.11.2009, 19:51

Цитата(jota @ 6.11.2009, 0:32)

Коллега а каким коэффициентом теплопродности шлаковаты вы задались что-то слишком маловато ?

Автор: jota 6.11.2009, 20:15

0,04 Вт/мК

Автор: Rumali 6.11.2009, 20:46

Цитата(jota @ 6.11.2009, 21:15)

Маловато… Теплопроводность шлаковаты 0,06-0,065 Вт/м*К

Автор: jota 6.11.2009, 23:04

Цитата(Rumali @ 6.11.2009, 19:46)

Маловато… Теплопроводность шлаковаты 0,06-0,065 Вт/м*К

А причём шлаковата?
Изолируют вообще-то минеральной ватой, н.п. ROCKWOOL(роквул) Коэффициент теплопроводности изделий 0.038 – 0.046 Вт/м К.

Автор: Litvinov 6.11.2009, 23:20

Цитата(doolitl9 @ 5.11.2009, 16:33)

…покрывается слоем шлавковаты толщиной 250 мм…

Автор: jota 6.11.2009, 23:24

Цитата(doolitl9 @ 5.11.2009, 14:33)

Он покрывается слоем шлавковаты….. Всем спасибо за пмощь.

Тады ай!

Автор: doolitl9 10.11.2009, 14:56

Спасибо за помощь , я всё-таки разобрался в решении задачи.

По условию задачи следует найти тепловой поток, который пройдёт через 1м2 изоляции в случае, если пренебречь термическим сопротивлением теплоотдачи со стороны воздуха.

Для решения задачи используем формулу теплопередачи между двумя средами с температурами tж1 и tж2:

Q=k*(tж1-tж2)*F, где

к – коэффициент теплопередачи, Вт/м2*К, характеризует тепловой поток Q, проходящий через единицу площади F поверхности стенки при разности температур сред, равной 1 К.

К=[R1+(толщ.ст./теплопроводность материала)+R2],

где R – термические сопротивления теплоотдачи на внешних поверхностях стенки.
Если R пренебречь, тогда имеем следующую формулу:

Q=(толщ.ст./теплопроводность материала)*(tж1-tж2)*F

tж2 = tв = 20оС
tж1 = tcт2 = ?
tcт2 – участвует и в формуле теплопроводности для стенки:

Q=(теплопроводность материала/толщ.ст.)*(tст1-tст2)*F

Зная эти две формулы находим tcт2:

(теплопроводность материала/толщ.ст.)*(tст1-tст2)*F = (толщ.ст./теплопроводность материала)*(tст2-tв)*F,

откуда tст2 = 105 оС,

Решение задачи:

(0.25/0.16)*(105-20)/1 = 133 Вт/м2

Задача выбрана из задачника https://03-ts.ru/index.php?nma=downloads&fla=stat&ids=51&idd=631 – Задачник по процессам тепломассообмена. Авчухов В.В. 1986 г.

В этой же книге дана теплопроводность шлаковаты 0.16 Вт/м*К
https://pic.ipicture.ru/uploads/091110/UCZmhhJ3x4.jpg

Автор: jota 10.11.2009, 17:02

По условию у Вас в сосуде жидкий газ с температурой минус 190 град Ц.
Проверьте знаки в формуле

Русская версия Invision Power Board (https://nulled.ws)
© Invision Power Services (https://nulled.ws)

Источник

Криогенные жидкости

Широкое распространение в легкой, химической, энергетической промышленности, авиационной сфере, металлургии, медицине и косметологии криогенные жидкости получили неслучайно. Плотность в жидком и твердом состоянии у многих веществ чаще всего близка по значению, а преимуществ транспортировки и использования у жидких продуктов гораздо больше.

Компания «ДИОКСИД» – крупнейший на Урале производитель и поставщик технических газов и криогенных жидкостей. Мы поставляем заказчикам продукцию только после многоэтапного контроля и исследований. Предлагаемый ассортимент включает криопродукты различной степени чистоты и концентрации.

Криогенные жидкости

Ассортимент криогенных жидкостей

Аргон жидкий;
Аргон ОСЧ жидкий;
Азот жидкий;
Кислород жидкий;
Углекислота жидкая.

Жидкий азот

Прозрачный, без цвета и запаха, с температурой кипения -195,8 °С. Не токсичен, не взрывоопасен, но заполнение им пространства приводит к дефициту кислорода, что является опасным.

При испарении и нагреве до 20 °C из литра жидкого азота образуется 643 литров газообразного азота. Хранится в криогенных ёмкостях под давлением или сосудах Дьюара – специальных двухстенных контейнерах, выполняемых функцию длительного хранения веществ при пониженной или повышенной температуре. Необходимо учитывать, что средние суточные потери продукта для криогенных сосудов составляют 1-2%, для сосудов Дьюара – 0,2-0,3%.

Сферы применения:

Производство – с целью охлаждения различного оборудования и агрегатов.
Медицина, ветеринария – долговременное хранение биологических материалов, образцов (сперма, ткани и т.д.).
Косметология – удаление пораженных участков тканей и органов.
Пожаротушение – ликвидация взрывов, очагов возгорания.

Жидкий аргон

Бесцветная, мутновая субстанция, не ядовитая, без запаха. Является жидкостью при охлаждении до -185,9°C, становится твердым при -189,6°C. Испаряясь, 1 л жидкого продукта образует 780 л газа.

Является опасным веществом, поэтому к хранению и транспортировке предъявляются повышенные требования. Криогенным хранилищем жидкого аргона выступают сосуды Дьюара либо специальные криоёмкости.

Сферы применения:

Пищевая промышленность – в качестве пищевой добавки, при упаковочных работах;
Медицина – при проведении операций с целью очищения воздуха и разрезов;
Производство, промышленность – в аргоновых лазерах, как защитная среда при сварке, резке, плавке металлов и неметаллов.

Жидкий аргон ОСЧ

Аргон жидкий особой чистоты идеален в качестве защитной среды при высокоточной плазменной сварке и резке металлов.

Углекислота жидкая

Жидкая углекислота, как и газообразная, бесцветна, имеет слегка кислый привкус. Популярность углекислоты набирает обороты: ранее она использовалась только при изготовлении сухого льда и в производстве газированных напитков, а сегодня углекислота стала неотъемлемой частью сварочных работ, где применяется как защитный газ.

Сферы применения:

Промышленность – заправка огнетушителей, создание защитной среды при сварке металлов.
Сельское хозяйство – хранение, подкормка растений и овощей;
Пищевая промышленность – производство сухого льда, прямое замораживание продуктов питания, производство газированных напитков.

Кислород жидкий

Бледно-синего цвета, закипает при температуре 183 °С. Не является токсичным или взрывоопасным веществом. Выступая сильным окислителем, существенно увеличивает способность других материалов к воспламенению и горению. Газообразный кислород переходит в жидкость при охлаждении до -119°С, при -220°С становится твердым, превращаясь в снегообразную массу.

Сферы применения:

Химическая промышленность – компонент для таких соединений, как двуокись титана, окись этилена.
Автомобилестроение и машиностроение – в виде дополнительного газа во время лазерной резки.
Военно-оборонная отрасль – в качестве окислителя для ракетного топлива.

Хранение и перевозка

Для хранения и перевозки, в зависимости от перевозимых объемов и задач, используются 3 вида ёмкостей, где главную роль выполняет качественная экранно-вакуумная изоляция. Как и на газовых баллонах, сосуд имеет окраску и надпись, соответствующую хранимому продукту. В случае, если необходимо использовать ёмкость под другую жидкость, то перед наполнением проводят комплекс работ. Например, чтобы наполнить кислород в ёмкость, ранее используемую под азот, внутренние полости и испаритель обезжиривают.

Небольшое количества азота (6 – 50 литров) хранят и перевозят с помощью сосудов Дьюара. Сосуды Дьюара, предлагаемые компанией «ДИОКСИД», сделаны из высокопрочного алюминиевого сплава и имеют многослойную экранно – вакуумную изоляцию. Такой конструктив обеспечивает длительный срок хранения – до 213 суток! Крышка емкости герметична, сконструирована таким образом, чтобы минимизировать рост давления внутри сосуда и при этом уменьшить теплообмен через горловину. Важно помнить, что нарушенный вакуум и изоляция, рост температуры внутри термоса, плотно закрытая горловины сосуда – всё это может привезти к взрыву сосуда. Перевозятся наземным, водным и воздушным транспортом.
Криоцилиндры удобно и выгодно использовать на производствах с месячным расходом технических газов свыше 50 баллонов. Ёмкости выпускаются объемом от 175 до 1000 литров.
Внутренняя оболочка криоцилиндров выполнена из нержавеющей стали и не вступает в реакции с газами, а значит, что обеспечивает чистоту продукта.
Криоцилиндр емкостью 1000 литров по объёму газов заменяет около 136 баллонов 40 л. соответственно. Заправляя всего один криогенный цилиндр, минимизируются расходы, связанные с доставкой, заправкой, ремонтом баллонов. Также освобождаются производственные площади, ранее предназначенные для хранения баллонного парка.
Цистерны транспортные с высокоэффективной тепловой изоляцией – используются в случаях, когда объемы перевозки превышают 1000 л. Объем цистерн – от 0,5 м3 до 50 м3. Использование криоцистерн значительно снижает интенсивность испарения жидкого газа. Такой эффект достигается за счет многослойной вакуумной изоляции внутри ёмкости.
Интермодальные ёмкости или танк-контейнеры – пожалуй, самый удобный способ доставки на дальние расстояния. Подобные цистерны имеют вместимость до 14000 л. Отличительным преимуществом контейнеров перед другими типами транспортных цистерн являются низкие тарифы на логистику и возможность оперативной перевалки с одного вида транспорта на другой, без перегрузки продукции на наливных терминалах.

Техника безопасности

При работе с криогенными жидкостями очень важно соблюдать простые правила. Незначительное взаимодействие незащищенных зон тела может привести к ожогу и легкому обморожению, поэтому нужно обязательно закрывать все открытые участки тела и использовать индивидуальные средства защиты.

Возможное воздействие на организм:

Вдыхание кислорода долгое время чревато отравлением;
Взаимодействуя с кожей, токсический озон оставляет ожог;
При взаимодействии с токсикоопасным метаном появляются мучительные головные боли, вероятно, появление слабости в результате понижения артериального давления, рвоты и даже обмороков;
Благородные газы не несут какой-либо опасности человеческому организму, но обладают наркотическими свойствами;
Водород крайне токсичен;
От взаимодействия кожи с фтором происходит ожог.

Противопоказано:

Перевозить пассажирским лифтом;
Находиться посторонним лицам в одном помещении с сосудами Дьюара, либо в момент их наполнении;
Оставлять на отогрев сосуды Дьюара, потерявшие герметичность там, где могут находиться люди;
Прогревать негерметичные баллоны в зоне нахождения людей;
Курить, допускать появления огня, хранить горючие и прочие огнеопасные вещества;
Производить ремонт не отогретых ёмкостей или наполненных криогенными жидкостями.

Доставка

Компания «ДИОКСИД» соблюдает все имеющиеся стандарты и требования к хранению и перевозке криогенных жидкостей, гарантируя нашим заказчикам безопасную поставку в точно оговоренный срок. Транспортный парк оборудован под перевозку опасных грузов. Доставка осуществляется по России и в страны СНГ.

https://dioksid.ru/kriogennyie-zhidkosti/

Источник

#хакнем_физика ???? рубрика, содержащая интересный, познавательный контент по физике как для школьников, так и для взрослых ????

Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.

Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.

ЗАДАЧА

В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?

Популярная задача по физике, на которую во многих учебниках приводится неправильный ответ

Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…

В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:

«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».

Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…

А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!

Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!

Вот как должен выглядеть правильный ответ:

«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).

При этом возможно три варианта развития ситуации:

I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.

II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.

III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».

С этой задачей связана для меня одна интересная история.

Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).

Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.

Вот его рассказ, каким я его запомнил:

«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.

В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».

«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».

«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…

В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…

Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».

«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».

Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…

Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика

Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.

Другие статьи автора:

Популярная задача по физике, на которую во многих учебниках приводится неправильный ответ

Вы читаете контент канала “Хакнем Школа”. Подпишитесь на наш канал, чтобы не терять его из виду.

Популярная задача по физике, на которую во многих учебниках приводится неправильный ответ

Источник