ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИБугульминский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Казанский национальный исследовательский технологический университет»Контрольная работапо дисциплине «Теплообмен»Группа 2008Обучающийся ____________ (подпись) Фамилия И.О.Преподаватель ___________ .(подпись) Фамилия И.О.Оценка _________________________ Дата ___________________Регистрационный № дата регистрации___________________ Адрес электронной почты студента 2023Вариант 9.Дано:Температура газов: 
= 800 °С;Температура воды: 
= 270 °С;Диаметры стальной трубы: d1/d2 - 30/24 мм;Толщина слоя сажи: = 1,5 мм; Толщина слоя накипи: 
= 2,5 мм; Скорость газов: W1 - 12 м/с; Скорость воды: W2 - 0,4 м/с.Решение:I приближение1. Число Рейнольдса для поперечного обтекания газами шахматноготрубного пучка:где W1 = 12 м/с - скорость газов - задана; =131,8 * 10-6 м2/с - коэффициент кинематической вязкости газов, принят по таблице для температуры газов = 800 °С; - наружный диаметр трубы, м; ммТемпература наружной стенки принимается в первом приближении:
2. Число Нуссельта для газов по уравнению подобия:где - число Прандтля для газов, принятое по таблице для значения температуры газов = 800 °С; - число Прандтля для газов при температуре стенки
°С.3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к наружной стенке трубы:где 
= 0,0915 Вт/мК - коэффициент теплопроводности газов при 
= 800 °С.4. Лучистый тепловой поток для незапыленного потока газов по формуле (2.1):где - коэффициент излучения абсолютно черного тела; - эффективная степень черноты стенок ( = 0,8); - степень черноты газов(); - поправка, учитывающая отклонение лучеиспускания от закона Стефана - Больцмана, для незапыленных газов ; - температура газов, = 800 + 273 = 1073 К; - температура наружной стенки трубы, =535 + 273 = 808.5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:
7. Число Рейнольдса для воды в трубах по формуле (3.1):т.е. режим движения воды турбулентный. Здесь W2= 0,4 м/с - скорость воды - задана.v2 = 0,133 * 106 м/с - кинематическая вязкость воды, принимается по табл. П2 при температуре воды tf2= 270 °С; мм8. Число Нуссельта для воды при турбулентном режиме определяется по уравнению подобия (3.4):где Рг2 = 0,88 - число Прандтля воды, принимается по табл. П2 при температуре воды tf2 = 270 °С;Pw2= 0,88 - число Прандтля воды при температуре стенки tw2которая в первом приближении принимается tw2 = tf2 = 270 °С,9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде: Вт/м2К,где Вт/мК - коэффициент теплопроводности воды при tf2 = 270 оС.10. Линейный коэффициент теплоотдачи от газов к воде через 3-слойную цилиндрическую стенку определяется по формуле (4.2):11. Тепловой поток через 1 погонный метр трубы: Вт/м.12. Температура наружной поверхности трубы:°С13. Температура внутренней поверхности трубы: °С.II приближение
5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов:7. Число Рейнольдса для воды остается без изменения:8. Число Нуссельта для воды:где число Прандтля Рrw2 = 0,884 взято при рассчитанной в П13 tW2= 274,1 оС.9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде: Вт/м2К,10. Коэффициент теплопередачи:который отличается от найденного в первом приближении на:%>1%т.е. требуется третье приближение.11. Тепловой поток: Вт/м.12. Температура наружной поверхности трубы:°С13. Температура внутренней поверхности трубы: °С.II приближение1. Число Рейнольдса для газов остается без изменения: Re1 = 3186.2. Число Прандтля газов при температуре стенки tw1=744,4 °С:Prw1 = 0,606 и уточненное число Нуссельта для газов:3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов:4. Лучистый тепловой поток:5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов:7. Число Рейнольдса для воды остается без изменения:8. Число Нуссельта для воды:
где число Прандтля Рrw2 = 0,884 взято при температуре tW2= 274,2 оС.9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде:2= 3940,6 Вт/м2К, так как число Нуссельта не изменилось.10. Коэффициент теплопередачи:Расхождение со вторым приближением:%<1%т.е. расчет в третьем приближении удовлетворяет заданной точности.11. Тепловой поток: Вт/м .12. Температура наружной поверхности трубы:оС13. Температура наружной поверхности сажи:14. Температура на наружном слое стальной трубы:где – коэффициент теплопроводности сажи ( ).15. Температура на внутренней поверхности стальной трубы:где – коэффициент теплопроводности стали ( ).16. Температура на внутреннем слое накипи:где – коэффициент теплопроводности накипи ( ).17. Расчетная температура воды в трубах:18. Погрешность по температуре воды:что еще раз подтверждает достаточную точность расчета в третьем приближении.Заданные и рассчитанные температуры наносятся на график.
= 800 °С;Температура воды: = 270 °С;Диаметры стальной трубы: d1/d2 - 30/24 мм;Толщина слоя сажи: = 1,5 мм; Толщина слоя накипи: = 2,5 мм; Скорость газов: W1 - 12 м/с; Скорость воды: W2 - 0,4 м/с.Решение:I приближение1. Число Рейнольдса для поперечного обтекания газами шахматноготрубного пучка:где W1 = 12 м/с - скорость газов - задана; =131,8 * 10-6 м2/с - коэффициент кинематической вязкости газов, принят по таблице для температуры газов = 800 °С; - наружный диаметр трубы, м; ммТемпература наружной стенки принимается в первом приближении:
2. Число Нуссельта для газов по уравнению подобия:где - число Прандтля для газов, принятое по таблице для значения температуры газов = 800 °С; - число Прандтля для газов при температуре стенки
°С.3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к наружной стенке трубы:где = 0,0915 Вт/мК - коэффициент теплопроводности газов при = 800 °С.4. Лучистый тепловой поток для незапыленного потока газов по формуле (2.1):где - коэффициент излучения абсолютно черного тела; - эффективная степень черноты стенок ( = 0,8); - степень черноты газов(); - поправка, учитывающая отклонение лучеиспускания от закона Стефана - Больцмана, для незапыленных газов ; - температура газов, = 800 + 273 = 1073 К; - температура наружной стенки трубы, =535 + 273 = 808.5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:
7. Число Рейнольдса для воды в трубах по формуле (3.1):т.е. режим движения воды турбулентный. Здесь W2= 0,4 м/с - скорость воды - задана.v2 = 0,133 * 106 м/с - кинематическая вязкость воды, принимается по табл. П2 при температуре воды tf2= 270 °С; мм8. Число Нуссельта для воды при турбулентном режиме определяется по уравнению подобия (3.4):где Рг2 = 0,88 - число Прандтля воды, принимается по табл. П2 при температуре воды tf2 = 270 °С;Pw2= 0,88 - число Прандтля воды при температуре стенки tw2которая в первом приближении принимается tw2 = tf2 = 270 °С,9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде: Вт/м2К,где Вт/мК - коэффициент теплопроводности воды при tf2 = 270 оС.10. Линейный коэффициент теплоотдачи от газов к воде через 3-слойную цилиндрическую стенку определяется по формуле (4.2):11. Тепловой поток через 1 погонный метр трубы: Вт/м.12. Температура наружной поверхности трубы:°С13. Температура внутренней поверхности трубы: °С.II приближение
-
Число Рейнольдса для газов остается без изменения: Re1 = 3186.
-
Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов:
-
Лучистый тепловой поток:
5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов:7. Число Рейнольдса для воды остается без изменения:8. Число Нуссельта для воды:где число Прандтля Рrw2 = 0,884 взято при рассчитанной в П13 tW2= 274,1 оС.9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде: Вт/м2К,10. Коэффициент теплопередачи:который отличается от найденного в первом приближении на:%>1%т.е. требуется третье приближение.11. Тепловой поток: Вт/м.12. Температура наружной поверхности трубы:°С13. Температура внутренней поверхности трубы: °С.II приближение1. Число Рейнольдса для газов остается без изменения: Re1 = 3186.2. Число Прандтля газов при температуре стенки tw1=744,4 °С:Prw1 = 0,606 и уточненное число Нуссельта для газов:3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов:4. Лучистый тепловой поток:5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов:7. Число Рейнольдса для воды остается без изменения:8. Число Нуссельта для воды:
где число Прандтля Рrw2 = 0,884 взято при температуре tW2= 274,2 оС.9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде:2= 3940,6 Вт/м2К, так как число Нуссельта не изменилось.10. Коэффициент теплопередачи:Расхождение со вторым приближением:%<1%т.е. расчет в третьем приближении удовлетворяет заданной точности.11. Тепловой поток: Вт/м .12. Температура наружной поверхности трубы:оС13. Температура наружной поверхности сажи:14. Температура на наружном слое стальной трубы:где – коэффициент теплопроводности сажи ( ).15. Температура на внутренней поверхности стальной трубы:где – коэффициент теплопроводности стали ( ).16. Температура на внутреннем слое накипи:где – коэффициент теплопроводности накипи ( ).17. Расчетная температура воды в трубах:18. Погрешность по температуре воды:что еще раз подтверждает достаточную точность расчета в третьем приближении.Заданные и рассчитанные температуры наносятся на график.