4.3 Пример решения задания

Температура греющей воды =97 ⁰С; расход греющей воды кг/с; внутренний диаметр внутренней трубы теплообменного аппарата с толщиной стенки ; коэффициент теплопроводности трубы Вт/(м·К); нагреваемая жидкость нагревается от температуры до ; внутренний диаметр внешней трубы теплообменного аппарата ; расход нагреваемой жидкости кг/c.

Выполним для заданных условий расчёт параметров теплообменного аппарата в соответствии с заданием (п. 4.2).

Решение

Количество передаваемой теплоты где теплоёмкость нагреваемой жидкости.

Температура греющей воды у выхода из аппарата составит

Физические свойства теплоносителя – воды при средней температуре, равной следующие:

плотность ρ₁=972 кг/м³; кинематическая вязкость ν₁=0,365·10^-6 м²/с; коэффициент теплопроводности λ=0,674 Вт/(м·К); коэффициент температуропроводности а₁=1,66·10^-7 м²/с; критерий Прандтля Pr₁=2,2 (приложения 10,11).

Физические свойства нагреваемой воды при средней температуре равной

следующие:

плотность ρ₂=995 кг/м³; кинематическая вязкость ν₂=0,776·10^-6 м²/с; коэффициент теплопроводности λ=0,62 Вт/(м·К); коэффициент температуропроводности а₂=1,495·10^-7 м²/с; критерий Прандтля Pr₂=5,2 (приложения 10,11).

Скорость течения нагреваемой воды

где - внешний диаметр внутренней трубы,

Число Рейнольдса для греющей воды составляет

где w₁ – скорость течения греющей воды, м/с.

.

Определяем коэффициент теплоотдачи

>50, поэтому ε_l=1.

Температуру стенки принимаем равной

При этой температуре принимаем Pr_ст1=3,2 (приложение 10), тогда

а коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке трубы равен

Число Рейнольдса для нагреваемой воды

где ;

Принимаем, что t_ст2=t_ст1, поэтому Pr_ст2=3,2, тогда

откуда коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой воде равен

Коэффициент теплоотдачи для аппарата

Плотность теплового потока на 1 м трубы равна

где – среднелогарифмический температурный напор по всей поверхности нагрева при противотоке, ⁰С;

;

Длина трубы теплообменника

а поверхность нагрева

Если применить в аппарате движение жидкостей по прямотоку, то средняя логарифмическая разность температур равна

плотность теплового потока

длина трубы теплообменника

а поверхность нагрева при прямотоке

т.е. поверхность нагрева в аппарате с прямотоком по сравнению с противотоком увеличивается на 21%.

5 Рекомендуемые темы рефератов

1. Обоснование и перспективы высокотемпературной сушки сельхозпродуктов.

2. Термодинамическое обоснование наддува двигателя внутреннего сгорания как одного из способов повышения КПД.

3. Оценка способов охлаждения и применяемых схем холодильных установок.

4. Сущность методологической ошибки Р. Клаузиуса и В. Томсона, породившей ложную теорию «тепловой смерти вселенной».

5. Энергетика атома и проблема охраны окружающей среды.

6. Иллюстрация второго закона термодинамики на примере работы простейшей паротурбинной установки.

7. Подбор и обоснование оптимальных тепловых режимов в помещениях защищенного грунта.

8. Анализ и обоснование сферы применяемости приборов с различными принципами устройства для измерения температуры.

9. Выбор системы теплоснабжения объектов сельхозпроизводства и её технико-экономическое обоснование.

10. Применение оптического и инфракрасного излучения в сельскохозяйственном производстве.

11. Технический контроль за обеспечением тепловых режимов в помещениях закрытого грунта.

12. Научное обоснование и методика определения температуры физического тела при помощи оптического пирометра.

13. Влияние микроклимата теплиц на рост растений.

14. Применение холода при хранении сельхозпродуктов.

15. Теплоснабжение теплично-парниковых хозяйств.

16. Оптимальные схемы и регулирование микроклимата на животноводческих фермах и комплексах.

17. Анализ предпусковых подогревателей двигателей внутреннего сгорания, оптимальные схемы использования подогрева.

18. Использование газового оборудования в сельскохозяйственном производстве.

19. Особенности и целесообразность использования теплофикационных циклов (установок).

20. Новые источники энергии и перспективы их использования.

21. Анализ основных методов и технических средств измерения давления.

22. Анализ теплогенерирующих агрегатов, применяемых в сельском хозяйстве.

23. Анализ и обоснование процесса паровой компрессионной холодильной машины.

24. Анализ конструкции котлоагрегатов средней и малой мощности.

25. Особенности цикла Ренкина в сопоставлении с циклом Карно для водяного пара.

26. Атомные электрические станции.

27. Циклы идеальных реактивных двигателей.

28. Термодинамика и история её развития.

29. Способы, методы и устройства для измерения давления и расходов жидких, паровых и газовых средств.

30. Способы, методы и устройства для измерения качественного состава газовых и жидких средств (газоанализаторы).

31. Анализ устройств указателей уровня топлива (жидкостей).

32. Виды энергетического топлива, его характеристики и материальный баланс горения.

33. Анализ систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

34. Тепловые сети, классификация, способы прокладки и основы расчета.

35. Анализ вентиляционных установок, классификация и методы подбора.

36. Рабочие агенты холодильных установок, их классификация и область применения.

37. Теплообменные аппараты, классификация и основы расчёта.

38. Тепловые насосы и их возможности для отопления помещений.

39. Плазма в природе и технике. Виды плазмы, её состав и основные термодинамические параметры.

40. Теплофизические параметры воды и водяного пара. Таблицы и диаграммы водяного пара.

41. Термодинамика влажного воздуха.

42. Термодинамика процессов в поршневых компрессорах.

43. Реальные газы и пары. Истечение и дросселирование водяного пара.

44. Основы теории подобия. Числа подобия и их физический смысл.

45. Классификация источников и потребителей энергии.