Файл: Контрольная работа по дисциплине Теплообмен.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.01.2024

Просмотров: 16

Скачиваний: 1

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

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Бугульминский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Контрольная работа

по дисциплине «Теплообмен»


Группа 2008
Обучающийся ____________

(подпись) Фамилия И.О.

Преподаватель ___________ .

(подпись) Фамилия И.О.

Оценка _________________________ Дата ___________________

Регистрационный № дата регистрации___________________

Адрес электронной почты студента
2023
Вариант 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 приближение

1. Число Рейнольдса для поперечного обтекания газами шахматного
трубного 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;

мм

Температура 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;

мм

8. 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:

°С

13. Температура внутренней поверхности трубы:

°С.

II приближение

  1. Число Рейнольдса для газов остается без изменения: Re1 = 3186.

2. Число Прандтля газов при температуре стенки tW1 = 740 °С:

Prw1 = 0,606, тогда уточненное число Нуссельта для газов:



  1. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов:



  1. 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:

°С

13. Температура внутренней поверхности трубы:

°С.

II приближение

1. 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/м2 К, 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:

оС

13. 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.

Смотрите также файлы