9. Powietrze o Tp=27oC przepływa nad płytą z prędkością U∞=2 m/s. Temperatura płyty jest
jednakowa na całej powierzchni i wynosi Tw=60oC. Obliczyć średni współczynnik
przejmowania ciepła na odcinku a) 20cm b) 40cm od krawędzi natarcia.
[a) α 0,2 =12,5 W/(m2K) b) α 0,4 =8,84 W/(m2K)]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
10. Płyn o temperaturze Tp=80oC przepływa z u∞=1 m/s nad płaską powierzchnią o stałej
temperaturze Ts=120oC. Przyjmując, że krytyczna wartość Rekr=2*105, obliczyć na jakiej
długości płyty występuje laminarna warstwa przyścienna. Jaka jest średnia dla tego
odcinka wartość współczynnika przejmowania ciepła? [xkr=4,2m, α LP =1,9 W/(m2K)]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
11. Powietrze pod ciśnieniem p=1atm i temperaturze T=35oC opływa cylinder o średnicy
d=50mm z prędkością u=50 m/s. Temperatura powierzchni cylindra utrzymywana jest w
stałej temperaturze Tw=150oC. Wyznaczyć strumień ciepła na jednostkę długości cylindra.
[q/L= 3258 W/m]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
12. Obliczyć maksymalną wartość mocy prądu płynącego przez odcinek drutu o długości
jednego metra i o średnicy d=2mm przy założeniu, ze jego temperatura maksymalna
Tmax=100oC w dwóch przypadkach:
a) umieszczony jest poziomo bez wymuszonego przepływu, temperatura powietrza Tp=20oC
b) opływany jest strumieniem powietrza o Tp=20oC z prędkością u=5 m/s
[a) α=26,9 W/(m2K), Q=13,48 W b) α=150,5 W/(m2K), Q=75,6 W]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
13. Powietrze pod ciśnieniem 2 atmosfer o temperaturze początkowej Tf=200oC jest
ogrzewane przepływając przez rurę o średnicy jednego cala z szybkością 10 m/s. Określić
strumień wymienionego ciepła w odniesieniu do jednostki długości rury przy założeniu, że
na całej długości temperatura rury jest o 20oC wyższa od temperatury powietrza. Określić
przyrost temperatury powietrza na odcinku 3 metrów. [q/L=103,5 W/m; ∆T=40oC]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
14. Woda przepływająca rurą o średnicy wewnętrznej d=10mm z prędkością w=0,5m/s ma być
ogrzana od temperatury Tf0=20oC do Tfk=60oC. Jaka powinna być długość rury L, jeśli
temperatura ścianek rury jest stała i wynosi Tw=80oC? [L=1,7m]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
15. Długim kanałem o przekroju prostokątnym a=0,5m b=0,7m przepływa powietrze ze średnią
prędkością w=20 m/s. Temperatura powietrza na wlocie do kanału wynosi Tf=200oC, a jego
ciśnienie p=0,2 MPa. Obliczyć średnią temperaturę powietrza na wylocie z kanału jeśli jego
długość wynosi 50m, a temperatura ścian jest równa Tw=100oC. Pominąć spadki ciśnienia
wzdłuż kanału oraz założyć stały współczynnik przejmowania ciepła α. [Tfk=170,9oC]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
16. Przez pęczek 7 rur, po 8 w rzędzie, w układzie przestawionym o podziałkach s1=31,3mm i
s2=34,3mm przepływa powietrze o temperaturze na wlocie Tf=15oC z prędkością w1=6m/s.
Temperatura powierzchni rur jest stała i wynosi Tw=70oC. Określ ciepło wymienione na
odcinku 1m szerokości rur, oraz temperaturę powietrza opuszczającego kanał. Średnica
rury wynosi d=16,4mm. [Tf=27oC; q/L= 23,4 kW/m]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
17. Poziomym kanałem o przekroju okrągłym płynie woda o temperaturze Tw=40oC, wydatku
0,05 kg/s. Kanał ma średnicę wewnętrzną 10cm, ścianki o grubości δ=5mm. Trzymetrowy
odcinek tego kanału przechodzi przed komorę o temperaturze powietrza równą Tfz=-20oC.
Oszacować straty ciepła oraz spadek temperatury wody na tym odcinku kanału. Pominąć
opory przewodzenia przez ściankę [∆T=-1,83oC; Q=381W]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
18. Powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym wypełnia przestrzeń między płytami
kwadratowymi o wymiarach a=0,5m b=0,5m. Odległość miedzy płytami δ=0,015m.
Temperatura płyt wynosi 100oC oraz 40oC. Wyznaczyć intensywność wymiany ciepła na
drodze konwekcji swobodnej. [λef=0,03W/(mK), q=1224W/m2]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
19. Woda jest gotowana w garnku o średnicy d=30cm, który stoi na grzałce elektrycznej o
mocy 3 kW, Zakładając, że 60% energii wydzielanej na grzałce dociera do wody oblicz
temperaturę dna garnka po stronie wody i po stronie grzałki. Grubość dna wynosi 4 mm, a
garnek wykonany jest ze stali stopowej mechanicznie polerowanej o współczynniku
Co=0,013. [Ts=105,7oC, Tg=112,5oC]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)
20. Cylindryczny element grzejny o średnicy d=10mm i długości L=30cm jest zanurzony w
wodzie o temperaturze wrzenia pod ciśnieniem jednej atmosfery w poziomej. Temperatura
powierzchni walca wynosi 108oC. Wyznaczyć gęstość strumienia ciepła i całkowity
strumień ciepła do otaczającej cieczy oraz krytyczny strumień ciepła. Cylinder został
wykonany z Niklu o współczynniku C0=0,006 [q=737kW/m2 Q=6,94kW qkr=1,35*106W/m2]
Wymiana Ciepła 2007/2008 – Zadania z Ćwiczeń (Jacek Owczarczak, MiBM)