Файл: Лабораторная работа 2 по дисциплине теплоэнергетика и энергосбережение в металлургии выполнил студент группы Проверил.docx

-

-

Институт новых материалов и технологий

Кафедра теплофизики и информатики в металлургии

Лабораторная работа №2

по дисциплине

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В МЕТАЛЛУРГИИ

Выполнил -

студент группы -

Проверил -

доцент, к.т.н.

ЕКАТЕРИНБУРГ

2023

РАСЧЕТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В КАМЕРЕ РАДИАЦИОННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

1. Методика расчета коэффициента теплопередачи

Расчет теплопередачи осуществляют последовательно в отдельных секциях по ходу движения дымовых газов.

Оценивая площадь тепловоспринимающей поверхности и учитывая, что температура входящих в секцию дымовых газов известна, произвольно принимают их температуру после секции t_дк.
Тогда средняя температура газов при движении через рассчитываемый участок составит:



Средне логарифмическую разность температур между дымовыми газами и нагреваемой средой определяют по следующей зависимости:



Упрощая расчет, допускаем, что количество дымовых газов с учетом подсоса воздуха в среднем по КРО будет равно:



Действительный (с учетом средней температуры) расход дымовых газов Vд для рассчитываемого участка определим по следующей зависимости:



Средняя скорость дымовых газов в рассматриваемом сечении КРО составит:



Учитываем, что скорость движения газов при н.у. не должна превышать 2…3 м/с.

Рассчитываем число Рейнольдса:



Коэффициент кинематической вязкости рассчитываем по уравнению зависимости.



находим число Прандтля по уравнению зависимости.



Определим число Нуссельта

---

, используя формулу М.А. Михеева:



Рассчитываем коэффициент конвективной теплоотдачи:



Коэффициент теплопроводности рассчитываем по уравнению зависимости.



Степень черноты газов и коэффициент поглощения газового объема





Коэффициент теплоотдачи излучением





Коэффициент теплопередачи рассчитывают по следующей зависимости:





Количество тепла, переданное газами пароводяной смеси (в испарительных секциях), составит:



В соответствии с таблицей теплосодержания газов от температуры определяем уравнение теплосодержания для заданной газовой смеси (используем свойство аддитивности).

После определения количества тепла, переданного продуктами сгорания в первом по ходу движения газов элементе КРО, уточняют значение принятой температуры. По уравнению теплового баланса находят энтальпию продуктов сгорания i_д″ за элементом поверхности нагрева:



где ξ=0,9 - 0,95 - коэффициент сохранения тепла; i_д′ - энтальпия продуктов сгорания до рассчитываемого элемента поверхности нагрева, кДж/м³;

В последнюю очередь определяют паропроизводительность секции:



где Q – тепловой поток, переданный от газов к пароводяной смеси в КРО; i’’ – удельная энтальпия насыщенного водяного пара при заданном давлении, Дж/кг.

---

Определение коэффициента теплопередачи для конкретных исходных данных

Используя выше описанную методику расчета с использованием программных средств excel получили следующие результаты (см. Рисунок 1)



Рисунок 1 – расчеты, полученные в excel

Анализ коэффициента теплопередачи для конкретных исходных данных

Для анализа коэффициента теплопередачи построили таблицу (см. Таблица 1), в которую записываются данные коэффициента теплопередачи, коэффициента лучистой теплоотдачи и коэффициента конвективной теплоотдачи в зависимости от диаметра камеры. Таблица 1

коэффицент конвективной теплоотдачи	Коэффициент теплоотдачи излучением	Коэффициент теплопередачи	диаметр,м
71,00994642	84,15402238	155,1639688	1
30,03225187	89,03768678	119,0699387	1,5
12,68098102	90,0624867	102,7434677	2
8,161259575	89,34185116	97,50311073	2,5

Рисунок 2 – зависимость коэффициента конвективной теплоотдачи



Рисунок 5 - зависимость коэффициента лучистой теплопередачи



Рисунок 6 - зависимость коэффициента теплопередачи

Выводы по проделанной работе:

Рассчитывать теплопередачу в камере радиационного охлаждения научным методом очень важно для правильного функционирования данного устройства. Такой расчет позволяет определить необходимые параметры для подбора оптимальной мощности и конфигурации системы искусственного охлаждения.

В процессе расчета теплопередачи в камере радиационного охлаждения используются известные физические законы и формулы,

---

которые позволяют оценить количество тепла, которое должно быть отведено от рабочего пространства. Для того чтобы сделать правильные расчеты, необходимо учитывать множество факторов, таких как температуру воздуха, теплоемкость среды, теплоотдачу поверхности и др.

По графикам зависимости видно, что при росте диаметра камеры коэффициент конвективной теплоотдачи уменьшается, за счет увеличении диаметра камеры. Коэффициент лучистой теплоотдачи уменьшается с ростом диаметра камеры. Это связано с тем, что при увеличении диаметра камеры увеличивается объем газов, которые могут поглощать и испускать излучение.

Таким образом, расчет теплопередачи в камере радиационного охлаждения является необходимой процедурой для достижения эффективной работы данного устройства. Использование научных методов в этом процессе позволяет добиться точных результатов, что позволяет снизить затраты на поддержание стабильности температуры в камере и экономить энергию.

---