fy"> Завдання 4
Визначити середній коефіцієнт тепловіддачі і тепловий потік до стінки труби, в якій при тиску Р=1 · 10 - 5 Па протікає повітря, якщо відомі діаметр труби d, довжина труби I, масова витрата повітря G, середня температура повітря t віз. і середня температура стінки труби t с. Визначити, у скільки разів змінюється коефіцієнт тепловіддачі:
а) при збільшенні швидкості протікання повітря в трубі у два рази;
б) при зменшенні діаметра труби в два рази.
Остання цифра шіфраd, ММI, мПредпоследняя цифра шіфраG, кг/сt c, про Сt віз, о С 2909,500,14150340
Рішення:
. Розраховуємо критерій Рейнольдса.
Визначальні параметри для розрахунку критерію Рейнольдса:
t пов=340 0 C; d=90мм - діаметр труби;
- середня по перетину труби швидкість руху повітря.
Визначаємо при tвозд=3400C (Р=0,1 МПа):
щільність повітря? =0,51кг/м3;
коефіцієнт теплопровідності? =0,0532 Вт/(м * К);
коефіцієнт кінематичної в'язкості? =66,35 * 10-6 м2/с;
критерій Прандтля Pr=0,679;
при tст=1500C - критерій Прандтля PrCT=0,68.
Площа перерізу труби:
=? * d2/4=3,14 * 0,0902/4=0,0064 м2.
=0,14/(0,51 * 0,0064)=43м/с.
=w * d /? =43 * 0,090/(66,35 * 10-6)=58327 gt; 104, режим течії повітря - турбулентний, рівняння для визначення критерію Нуссельта має вигляд:
;
=115 Вт/(м2 * К).
.Средний коефіцієнт тепловіддачі.
? =*?/D=115 * 0,0532/0,090=68 Вт/(м2 * К).
. Тепловий потік до стінки труби.
=? * (t пов - t ст) *? * d * l=68 * (340 - 150) * 3,14 * 0,090 * 9,5=34686 Вт
а) при збільшенні швидкості протікання повітря в трубі у два рази
=w * d /? =86 * 0,090/(66,35 * 10 - 6)=116654 gt; 10 4
;
=201 Вт/(м2 * К);
? =*?/D=201 * 0,0532/0,090=119 Вт/(м2 * К).
При збільшенні швидкості повітря в 2 рази середній коефіцієнт тепловіддачі збільшується в 119/68=1,75 рази.
б) при зменшенні діаметра труби в два рази.
=w * d /? =43 * 0,045/(66,35 * 10 - 6)=29164
;
=66 Вт/(м2 * К).
? =*?/D=66 * 0,0532/0,045=78 Вт/(м2 * К).
При збільшенні діаметра труби в 2 рази середній коефіцієнт тепловіддачі збільшується в 78/68=1,15 рази.
Завдання 5
Визначити поверхню нагріву газоводяного рекуперативного теплообмінника, що працює за противоточной схемою.
Гріючий теплоносітель- димові гази з початковою температурою t 1 г і кінцевої t II р Витрата води через теплообмінник - G в. Коефіцієнт тепловіддачі газів до стінки труби-? r, від стінки труби до воді-? в .Теплообменнік виконаний із сталевих труб (коефіцієнт теплопровідності?=50 Вт/м · К) із зовнішнім діаметром d=50 мм і товщиною стінки?=4 мм (стінку вважати чистою з обох сторін).
Визначити також поверхню теплообміну при виконанні теплообмінника за прямоточною схемою і збереженні інших параметрів незмінними.
Для обох схем руху (прямоточною і противоточной) показати (без розрахунку) графіки зміни температур теплоносіїв уздовж поверхні теплообміну. Вказати переваги противоточной схеми.
Остання цифра шіфраG, кг/сt 1 в, про Сt II в, про Сt 1 г, про Сt 11 г, про СПредпоследняя цифра шифру? г,? в, Вт/(м 2 К) 23,2281955002700305200 Рішення:
Кількість теплоти, отриманої в теплообміннику водою:
=G * C p * (t В 11 - t У!),
де G - масова витрата води, кг/с;
C p=4190 Дж/(кг * К) - питома масова ізобарна теплоємність води;
t в 1 і t в 11 - температура води на вході і виході з теплообмінника, відповідно.
Q=3,2 * 4 190 * (195 - 28)=2239136 Вт
Площа поверхні теплообміну визначаємо з рівняння теплопередачі:
=К *? t * F? F=Q/(К *? T),
де К - коефіцієнт теплопередачі,;
? t - середній температурний напір,? t=(? t б -? t м)/ln (? t б /? t м);
? t б і? t м - велика і менша різниця температур між теплоносіями на вході і виході з теплообмінника.
При протівоточном русі теплоносіїв:
У 11=195 0 С lt; ------------------ t В 1=28 0 С? t б=t Г 1 - t У 11=500 - 195=305 0 С
t Г 1=500 0 С ------------------ gt; t...
