Практическая работа №2

по дисциплине «Основы гидравлики и термодинамики»

раздел «Основы термодинамики»
Целью данной практической работы является привитие студентам навыков практического применения таких основных разделов, как: Количество теплоты. Тепловой поток. Удельные тепловые потоки: поверхностная плотность теплового потока, линейная плотность теплового потока, объемная плотность тепловыделений. Виды теплообмена и их характеристики. Теплоотдача и теплопередача. Температурное поле. Изотермическая поверхность. Градиент температуры.

Практическая работа 2.1
Определить линейную плотность теплового потока для трубки парового котла (λ_т = 40 Вт/(мК)), если внутренний диаметр паропровода d_вн, мм, наружный — d_нар, мм. Наружная сторона трубки омывается дымовыми газами с температурой t_ж1, ^оС, а внутри трубок движется вода с температурой t_ж2, ^оС. Снаружи трубка покрыта слоем сажи (λ_с = 0,07 Вт/(мК)) толщиной 1,5 мм, а с внутренней стороны — слоем накипи (λ_н = 0,15 Вт/(мК)) толщиной 2,5 мм. Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке трубки α₁, Вт/(м²К), а со стороны воды α₂, Вт/(м²К).

Определить также температуры на поверхностях трубки, сажи и накипи.Как изменится линейная плотность теплового потока для "чистой" трубки (без сажи и накипи) при прочих неизменных условиях.

Изобразить график изменения температуры по толщине слоев стенки трубки, сажи и накипи и в пограничных слоях (график выполнить в масштабе).

Исходные данные принять по табл. 1.1 в соответствии с Вашим вариантом задания.

Расположение слоев цилиндрической стенки показано на рис. 1.

Результаты расчета необходимо занести в табл. 2.2.



Рис. 1 – Расчетная схема. Расположение слоев цилиндрической стенки
Исходные данные:

;

---

; ; ;

;

Решение:

Определим линейный коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде по формуле:

,

где d₁ = d_нар + 2·δ_с = 0,054 + 2·0,0015 = 0,057 м;

d₂ = d_вн- 2·δ_н = 0,044 - 2·0,0025 = 0,039 м.



Линейная плотность теплового потока:



Температура:

- на поверхности сажи

;

- на наружной поверхности трубки











Определим линейный коэффициент теплопередачи от дымовых газов к водедля "чистой" трубки по формуле:





Линейная плотность теплового потокадля "чистой" трубки:



Изменение линейной плотность теплового потока для "чистой" трубки:



Результаты расчета приведены в таблице:

Вариант	,Вт/м	tc1,ºC	tc2, ºC	tc3, ºC	tc4, ºC	,Вт/м
6	2964	983	618	615	238	40170,3

---

Рис.2. Графикизменениятемпературыпотолщинеслоевстенки
Практическая работа 2.2

Определить температуру в центре и на поверхности пластины толщиной = 20 мм через время после погружения в горячую среду (масло или газ) либо время нагрева до заданной температуры в центре или на поверхности пластины (согласно своего варианта), если толщина пластины во много раз меньше ее ширины и длины. Найти также среднюю по массе температуру пластины.

Исходные данные принять по табл. 2.3 в соответствии с Вашим вариантом задания.

Исходные данные:

-материал пластины - огнеупор;

-коэффициент теплопроводности пластины λ = 1 Вт/(м·К);

-удельная теплоемкость С_р = 910 Дж/(кг ·К);

-плотность ρ = 1100 кг/м³;

-одинаковая по толщине начальная температура пластины t_о = 10°С;

-среда, в которую помещена пластина - газ;

-температура среды (поддерживается постоянной) t_ж=1000°С;

-коэффициент теплоотдачи от среды к пластине α = 26 Вт/(м²· К);

- температура в конце нагрева на поверхности пластины t_w = 783 ⁰С.

Решение:

Критерий Био:



Определим относительную безразмерную температуру:



По графикам на рисункахнаходим критерий Фурье:



Определим время нагрева:

,

где а - температуропроводность материала пластины:





Тогда средняя температура по толщине пластины:



Практическая работа 2.3

При заданных условиях конденсации определить: а) средний коэффициент теплоотдачи; б) тепловой поток, отводимый через стенку трубы при конденсации пара; в) расход конденсата, стекающего с трубы (режим конденсации рассматривать как пленочную конденсацию не подвижного пара).

---

Данные, необходимые для выполнения практической работы 2.3, выбрать из табл. 2.4согласно таблице вариантов.

Исходные данные:

Давление сухого насыщенного водяного пара .

Пар конденсируется на стенках трубы. Стенка расположена горизонтально.

Длина трубы .

Диаметр трубы .

Температура стенки .

Решение:

Определим величину числа подобия для вертикальной трубы:

,

где – темпемпературный напор;

Температура насыщения при составляет , тогда .

– длина трубы;

– кинематический коэффициент вязкости конденсата при температуре насыщения;

– коэффициент теплопроводности конденсата при температуре насыщения;

– плотность конденсата при температуре насыщения;

– теплота парообразования при температуре насыщения.



Так как , то режим стекания пленки ламинарный. В этом случае расчет числа Рейнольдса производим по формуле:

---

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле:



Определим мощность теплового потока:



Определим расход конденсата стекающего с трубы:


Практическая работа 2.4

Пользуясь формулой Кутателадзе и формулой Михеева, определить коэффициент теплоотдачи , температурный напор и температуру t_с поверхности нагрева при пузырьковом кипении воды в неограниченном объеме, если даны плотность теплового потока q, подводимого к поверхности нагрева, и давление р, при котором происходит кипение. Сопоставить результаты расчета по обеим формулам, вычислив процент несовпадения.

Построить схематично график зависимости q и при кипении воды, указав на ней область пузырькового кипения и ориентировочно положение точки, соответствующей заданному режиму.

Данные, необходимые для решения своего варианта задачи, взять из табл. 2.7 согласно таблице вариантов.

Исходные данные:

q = 0,6МВт/м²

р = 1 МПа

Решение:

При давлении насыщения температура кипения воды при Р = 1 МПа



Для произвольных жидкостей - формула Кутателадзе:



=9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

= 886,9 кг/м³, = 5,157кг/м³ - плотность жидкости и пара соответственно[1 табл. 11];

---

Смотрите также файлы

• Система логопедической работы по формированию связной речи у дошкольников с онр.docx

• Календарнотематическое планирование Тема урока ч Дата провед примечание п ф 1.docx

• Самостоятельные работы являются обязательными для выполнения всеми студентами во внеурочное время. Они выполняются в соответствии с критериями и защищаются преподавателю в виде устного сообщения, индивидуально..docx

• Лабораторная работа 3 Порядок выполнения работы 3 Краткие теоретические сведения 3 Практическая часть 7 исходные данные 7.doc

• Программа среднего профессионального образования Право и организация социального обеспечения 40. 02. 01 Дисциплина Информационные технологии в профессиональной деятельности Практическое задание 3.doc