1. Loite kotla izolirano je amotnom opekom, kojoj je koeficijent provoenja topline

o = 0,6 W/(m K), a debljina o = 125 mm. Iza opeke stoji sloj keramike vune s

koeficijentom v = 0,1 W/(m K) i najzad elini lim s koeficijentom = 45 W/(m K)

i debljine = 10 mm. Poznato je da povrina opeke prema leitu ima temperaturu t1

= 1100 oC, da keramika vuna izdrava maksimalnu temperaturu od 1000 oC i da je

vanjska temperatura na elinom limu t4 = 60 oC.

a) Odrediti maksimalnu debljinu keramike vune

b) Odrediti gustou toplinskog toka kroz takav troslojni zid

c) Ako je debljina sloja keramike vune dva puta manja od maksimalne, kolika je

gustoa toplinskog toka, a kolika temperatura na granici opeke i vune?

d) Kolika je temperatura na granici elinog lima i keramike vune za oba sluaja!

e) Skicirati temperaturne padove kroz ovaj zid za oba sluaja!

2. Odrediti razliku temperatura unutranje i vanjske povrine ravnog elinog zida

parnog kotla koji radi pod nadtlakom od 13 bara. Debljina zida je 3 mm. Entalpija

vode koja ulazi u kotao je 356 kJ/kg. Specifina potronja suhozasiene pare iznosi 25

kg/h po 1m2 grijne povrine. Barometarski tlak je 1 bar, a koeficijent toplinske

vodljivosti = 50,3 W/(m K).

3. Kroz staklenu cijev promjera 56/50 protjee pasterizirano mlijeko. Temperatura

unutranje cijevi je 74,5 oC. Mlijeko se u cijevi hladi tako da temperatura opada

prosjeno za 1 oC svakih 10 m duine cijevi. Brzina strujanja mlijeka u cijevi je 0,5

m/s. Toplinski kapacitet mlijeka cp(M) = 3,94 kJ/(kg K). Koeficijent toplinske

vodljivosti stakla s = 0,745 W/(m K). Gustoa mlijeka je 1030 kg/m3. Odrediti

temperaturu na vanjskoj povrini cijevi!

4. Provjeriti da li je mogue postaviti kanalizaciju pomou betonskih cijevi promjera

150/100 mm bez toplinske izolacije u zemljite ija je temperatura na duini

postavljanja cijevi neposredno uz povrinu cijevi -1,8 oC. Temperatura ovravanja

kanalizacijske tekuine je -0,5 oC. Gubici topline iznose 22 W/m. Koeficijent

toplinska vodljivosti za beton b = 1,22 W/(m K). Zanemariti brzinu strujanja

kanalizacijske tekuine.

5. U parnom kotlu tlak zasiene vodene pare iznosi 26 bar, a temperatura dimnih plinova

tI = 900 oC. Debljina kotlovskog lima (l = 50 W/(m K)) je 1 = 22 mm. Koeficijent

prijelaza topline na strani plinova je 1 = 30 W/(m2 K), a na strani pare 2 = 8000

W/(m2 K). Za koliko se promijeni koliina topline koja sa dimnih plinova prelazi na

vodenu paru (toplinski tok) kroz jedan metar kvadratni grijne povrine, ako se sa

unutranje strane kotlovskog zida nataloi sloj kamenca (2 = 0,95 W/(m K)) debljine

2 = 10 mm. Kolika je temperatura vanjske povrine kotla u prvom i drugom sluaju?

6. Kroz izoliranu elinu cijev 80x5 mm duine l = 15 m protjee m = 80 kg/h suhe

vodene pare tlaka 4 bar. Debljina izolacije je 2 = 65 mm, koeficijent toplinske

vodljivosti izolacije 2 = 0,05 W/(m K), a temperatura vanjskog zraka je tII = 15 oC.

Koeficijent prijelaza topline s vodene pare na unutranju povrinu cijevi je 1 = 2500

W/(m2 K), a sa vanjske povrine izolacije na zrak 2 = 8 W/(m2 K). Odrediti:

a) toplinske gubitke

b) promjenu entalpije vodene pare zbog toplinskih gubitaka

c) masu kondenzirane vode u cijevi

Zanemariti promjenu tlaka vodene pare uslijed otpora koji se javljaju tijekom navedenog

procesa.

7. Na slici 1 prikazan je ureaj za hlaenje mlijeka kojega 1000 kg treba u jednom satu

ohladiti sa 15 oC na 4 oC. Ono se u hladnjaku povrinski hladi pomou vodene otopine

soli (rasoline). Rasolina se u isparivau hladi sa 0 oC na -3 oC. Rashladna tvar je

amonijak.

a) koliko se topline u isparivau mora od rasoline predati amonijaku ako je specifini

toplinski kapacitet mlijeka 3,963 kJ/(kg K).

b) Kolika koliina rasoline cirkulira u tom ureaju ako je njezin specifini toplinski

kapacitet 3,35 kJ/(kg K).

c) Koliko protjee kroz rashladni stroj amonijaka na sat, ako proces radi u podruju

zasienja, te ako najmanja temperaturna razlika u isparivau i kondenzatoru treba biti

2 K

d) Kolika je teorijska snaga kompresora

e) Koliki je stupanj rashladnog uina

f) Koliki je potroak rashladne vode u kondenzatoru

g) Odrediti potrebnu povrinu isparivaa, ako je na strani rasoline koeficijent prijenosa

topline R = 930 W/(m2 K)., a na strani rashladne tvari NH3 = 2490 W/(m2 K).

Stijenka isparivaa je debljine 2,5 mm s koeficijentom toplinske vodljivosti = 58,2

W/(m K)

Slika 1. Shematski prikaz ureaja za hlaenje.

8. Suhozasiena vodena para apsolutnog tlaka 0,98 bar potpuno se kondenzira u

kondenzatoru sa cijevnim snopom i omotaem. Tijekom razmjene topline rashladna

voda, koja struji kroz cijevi, se zagrije od 20 oC do 40 oC. Maseni protok vodene pare

iznosi 1 kg/s. Odrediti:

a) razmijenjenu toplinu (toplinski tok) izmeu toplijeg i hladnijeg fluida

b) maseni protok rashladne vode

c) srednju logaritamsku razliku temperatura za protustrujni tok fluida

d) srednju razliku temperatura fluida

e) Skicirati proces u T,s-dijagramu

9. Voda masenog protoka 450 kg/h treba se zagrijati od 10 oC do 70 oC pomou zraka

masenog protoka 1800 kg/h, tlaka 1 bar i ulazne temperature 160 oC. Ako je vrijednost

koeficijenta prolaza topline 150 W/(m2 K) odrediti potrebnu povrinu izmjenjivaa

topline za:

a) istosmjerni tok fluida

b) protustrujni tok fluida

10. Za protustrujni izmjenjiva topline poznato je:

- protok nosioca topline 250 kg/h

- temperatura primatelja topline (zrak) 15 oC/108 oC

- koeficijent prijenosa topline 945 W/(m2 K)

- nosioc topline: ULAZ zasiena vodena para tlaka 3,43 bar

IZLAZ kondenzat na granici zasienja

Izraunati povrinu izmjenjivaa A! to e se dogoditi ako se promijeni smjer toka

primatelja topline!