Файл: Федеральное государственное бюджетное образовательное учереждение высшего образования дальневосточный государственный университет путей сообщения.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.11.2023

Просмотров: 32

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.




Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Транспорт железных дорог»

РАСЧЁТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

Расчётно-графическая работа по дисциплине «Термодинамика и теплопередача»
РГР 23.05.03.23 СО131ВАГ 02
Студент В. Г. Якименко
Руководитель И.Д. Конькова

Хабаровск ­– 2021
Исходные данные для расчёта теплопередачи:

Среда 1 (внутри трубы) – масло авиационное

Скорость W1 = 2 м/c

Температура T1 = 100 oC
Среда 2 (снаружи трубы) – воздух

Скорость W2 = 0,15 м/c

Температура T2 = -20 oC

Поток воздуха направлен под углом 60 oC к оси трубы

Внутренний диаметр трубы D1 = 30 мм

Толщина трубы ∂1 = 4 мм

Толщина трубы ∂2 = 6 мм

Материал изоляции: Глина

Металл трубы: Цинк

Решение:

1.1. Расчет теплоотдачи от жидкости к стенке трубы

Наружные диаметры труб, мм, рассчитываются по формулам:

; (1.1)

, (1.2)





где – толщина стенки трубы, мм.

Коэффициент теплоотдачи между жидкостью и внутренней стенкой трубы, Вт/(м2·К), определяется по формуле

, (1.3)


Так как число Рейнольдса определяет характер режима течения теплоносителя и выражает отношение сил инерции (скоростного напора) к силам вязкого трения. При течении жидкости в трубах, переходной режим течения имеет место при 2,3
103 104 Значит Коэффициент теплоотдачи между жидкостью и внутренней стенкой трубы будет определяться по переходному режиму течения.

где – коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м К); – число Нуссельта для жидкости в ламинарном режиме течения; – характерный размер поверхности теплоотдачи (для труб – диаметр, омываемый теплоносителем), м.

Для определения числа Нуссельта при течении жидкости в трубах рекомендуются следующие расчетные формулы (критериальные зависимости):
– при ламинарном режиме течения
; (1.4)

;

где – число Рейнольдса, определяемое при температуре жидкости; Pr1 – число Прандтля, определяемое при температуре жидкости;
Prст1 – число Прандтля, определяемое при температуре внутренней поверхности трубы (при расчете температуру стенки трубы можно принять на 0,5…3 ºС меньше, чем температура теплоносителя t1);
Gr1 – число Грасгофа, определяемое при температуре жидкости;
K0 – поправочный коэффициент для переходного режима течения (значения поправочного коэффициента приведены в табл. 1).

Таблица 1

Значения поправочного коэффициента K0


Ref
2,5 103
3 103
4 103
5 103
6 103
7 103
8 103
9 103

Grƒ= 100
4
7
11
15
19
23
26
29

Grƒ= 102
5
8
12
16
20
24
27
30

Grƒ= 104
6
9
13
17
21
25
28
31

Grƒ= 106
7
10
14
18
22
26
29
32


Число Рейнольдса рассчитывается по формуле
, (1.6)

где – кинематическая вязкость жидкости, м2/с. Значения кинематической вязкости в зависимости от температуры приведены в табл. 2.

Таблица 2

Физические свойства жидкостей в зависимости от температуры


t, ºС
, Вт/(м·К)
·106, м2/с
·108, м2/с


·104, 1/К

Вода на линии насыщения

10
0,575
1,306
13,7
9,52
0,70

20
0,559
1,006
14,3
7,00
1,82

30
0,618
0,805
14,9
5,41
3,21

40
0,634
0,658
15,3
4,30
3,37

50
0,648
0,556
15,7
3,54
4,49

60
0,659
0,478
16,1
2,98
5,11

70
0,668
0,415
16,3
2,55
5,70

80
0,674
0,366
16,6
2,21
6,32

90
0,680
0,326
16,8
1,95
6,95

100
0,683
0,294
16,9
1,75
7,52

Масло дизельное М

10
0,128
1520
7,75
19613
6,26

20
0,127
620
7,63
8126
6,30

30
0,127
280
7,49
3738
6,34

40
0,126
135
7,36
1834
6,38

50
0,125
76
7,25
1048
6,42

60
0,125
46
7,14
644
6,46

70
0,124
29
7,02
413
6,50

80
0,123
20
6,90
290
6,54

90
0,123
14
6,81
206
6,58

100
0,122
12
6,70
179
6,62

Масло авиационное МС

10
0,135
2200
7,44
29570
6,31

20
0,134
1125
7,30
15400
6,35

30
0,132
526
7,19
2310
6,38

40
0,131
276
7,08
3890
6,42

50
0,130
153
7,00
2180
6,46

60
0,129
92
6,86
1340
6,51

70
0,128
58
6,75
865
6,55

80
0,127
39
6,67
588
6,60

90
0,126
28
6,56
420
6,64

100
0,125
20
6,44
315
6,69

Окончание табл. 2


t, ºС
, Вт/(м·К)
·106, м2/с
·108, м2/с


·104, 1/К

Масло трансформаторное Т

10
0,112
38
7,83
484
6,85

20
0,111
23
7,56
298
6,90

30
0,110
15
7,28
202
6,95

40
0,109
10
7,03
146
7,00

50
0,108
8
6,80
111
7,05

60
0,107
6
6,58
88
7,10

70
0,106
5
6,36
71
7,15

80
0,105
4
6,17
59
7,20

90
0,104
3
6,00
51
7,25

100
0,103
2
5,83
44
7,30


Число Рейнольдса определяет характер режима течения теплоносителя и выражает отношение сил инерции (скоростного напора) к силам вязкого трения. При течении жидкости в трубах ламинарный режим течения наблюдается до 2,3
103, переходной режим течения имеет место при 2,3 103 104 и турбулентный режим течения устанавливается при 104.

Число Прандтля характеризует соотношение молекулярных свойств переноса количества движения и теплоты и определяется по формуле
, (1.7)






где – коэффициент температуропроводности жидкости, м2/с. Значения коэффициента температуропроводности и число Прандтля приведены в табл. 2.

Число Грасгофа характеризует отношение подъемной силы, возникающей вследствие теплового расширения, к силам вязкости и определяется по формуле

, (1.8)

гдеg = 9,81м/с2 – ускорение свободного падения; – температурный коэффициент объемного расширения жидкости, 1/К, (значения для жидкостей приведены в табл. 2); = –

Смотрите также файлы