Курсовая работа. моёёё

─ 14 ─

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И.НОСОВА

КАФЕДРА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ТЕПЛОМАССООБМЕНУ

ВЫПОЛНИЛ:	студент спец.140104 гр.ЭТБ-08 Горбунёва Е.С.
ПРОВЕРИЛ:	доцент, к.т.н. Матвеева Г.Н.

МАГНИТОГОРСК

2010

Задача 1. Нестационарная теплопроводность

Металлическая заготовка, имеющая форму пластины (цилиндра), неограниченной длинны, с начальной температурой , нагревается в печи, температура которой поддерживается постоянной до конечной температуры по оси заготовки . Считая длину (и высоту) заготовки большими по сравнению с толщиной, определить:

1. Время нагревания заготовки до данной конечной температуры;

2. Температуры на оси и на поверхности заготовки для различных моментов времени (с использование монограмм Будрина);

3. Распределение температуры по толщине заготовки для четырёх моментов времени (с использованием аналитических формул);

4. Количество теплоты, подведённой к телу в течение всего периода нагревания (на 1 поверхности пластины или на 1 длины цилиндра);

5. По результатам (2) и (3) построить графики.

Форма тела: ПЛАСТИНА

Материал: СТАЛЬ 40

1._Определение времени нагревания заготовки до конечной температуры

Сначала найдем из справочных таблиц теплофизические параметры пластины (теплоёмкость, коэффициент теплопроводности, коэффициент температуропроводности и плотность) при начальной температуре и конечной температуре центра пластины , и вычислим их средние значения:

Параметр			Среднее
	0,498	0,648	0,573
	41,4	25,4	33,4
	0,41	0,021	0,2155
	7801	7486	7643

Вычислим число и безразмерную температуру для центра пластины в последний момент времени нагрева:

По номограмме Будрина для центра пластины определим:

Вычислим время нагревания заготовки:

2._Определение температур на оси и на поверхности заготовки для различных моментов времени

Интервал времени нагревания заготовки разобьём на несколько промежутков. Для каждого значения вычислим время (в часах), найдём безразмерные температуры в центре и на поверхности пластины по номограммам Будрина (в зависимости от и ). По безразмерным температурам вычислим температуры в центре и на поверхности пластины в градусах Цельсия.

Для :

1. Время нагревания

2. Безразмерная температура в центре пластины (определяем по соответствующей диаграмме Будрина в зависимости от и ):

3. Безразмерная температура на поверхности пластины (определяем по соответствующей диаграмме Будрина в зависимости от и ):

4. Температура на оси пластины:

5. Температура на поверхности пластины:

Для остальных значений критерия Фурье вычисления производим по этим же формулам, результаты вычислений заносим в таблицу.

	0,5	1	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,2
	0,169	0,336	0,5	0,673	0,84	1,009	1,17	1,31
	0,85	0,65	0,5	0,4	0,3	0,25	0,19	0,13
	0,65	0,56	0,37	0,3	0,23	0.17	0,15	0,12
	372,5	602,5	775	890	1005	1062,5	1131,5	1200
	602,5	706	924,5	1005,5	1085,5	1154,5	1177,5	1212

3._Определение распределения температуры по толщине заготовки для четырёх моментов времени

При определяем из таблиц:

При

При

При

Найдём безразмерные температуры в момент времени

Температура для этой точки:

Для остальных точек и в другие моменты времени вычисления производим аналогичным образом, результаты записываем в таблицу.

	0,843	0,5128	0,2433	0,1340
	380	760	1070	1196
	0,799	0,504	0,239	0,132
	431	770	1075	1198
	0,790	0,481	0,218	0,125
	442	797	1099	1206
	0,727	0,442	0,209	0,115
	514	842	1110	1218
	0,6939	0,4221	0,2002	0,1103
	552	864	1119	1223

4._Определение количества теплоты, подведённого к телу за весь период нагревания (в расчёте на 1 метр длинны пластины)

Полное количество теплоты, которое было бы подведено к пластине (на 1 метр её длинны и 1 метр ширины), если бы нагревание длилось до наступления полного теплового равновесия между пластиной и воздухом печи:

Средняя безразмерная температура в последний момент времени нагрева:

Полное количество теплоты, подведённого к пластине (на 1 метр её длинны и 1 метр ширины) за весь период нагрева:

Задача 2. Конвективный теплообмен при вынужденном продольном обтекании плоской поверхности

Плоская пластина м. обтекается продольным потоком жидкости (газа) со скоростью м/с. Температура набегающего потока . Задана температура поверхности пластины . Найти:

1. Критическую координату точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный;

2. Толщины динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности;

3. Значения местных коэффициентов теплоотдачи на различных расстояниях от передней кромки пластины;

4. Средние коэффициенты теплоотдачи для участков с различными режимами течения;

5. Построить графики , .

Жидкость: воздух

1. Вычисление критической координаты точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный

Определим теплофизические параметры воздуха при температуре :

Критическое число Рейнольдса:

Вычислим координату точки перехода ламинарного течения в пограничном слое в турбулентное:

2. Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности

2.1. Расчёт ламинарного режима течения

2.1.1. Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек

Для точек вычислим:

Для других точек ламинарного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу.

2.1.2. Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи

2.2. Расчёт турбулентного режима течения

2.2.1. Вычисление толщины динамического пограничных слоя, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек

Для точки вычислим:

Для других точек турбулентного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу.

2.2.2. Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока

2.3. Результаты вычислений

	Ламинарный участок					Турбулентный участок
	0,1	0,4	0,6	0,8	0,96		1	1,5	2	2,5	3
	10364	41458	62187	82915	99499		103644	155467	207289	259112	310934
	0,0045	0,0091	0,0111	0,0128	0,0141		0,036	0,050	0,063	0,0765	0,0885
	0,0051	0,0103	0,0125	0,145	0,159		0,036	0,050	0,063	0,0765	0,0885
	29,799	59,598	72,976	84,275	92,325		258,2	357,2	449,7	537,6	622
	10,6	5,3	4,3	3,7	3,4		9,2	8,48	8,0	7,65	7,39
	177,5						777,5
	6,5						8

Задача 3. Тепловой расчёт двухходового трубчатого воздухоподогревателя.

В трубчатом двухходовом теплообменнике холодный теплоноситель в количестве должен нагреваться от температуры до . Горячий теплоноситель в количестве движется внутри труб диаметром,воздухоподогревателя со средней скорость Коэфициент теплопроводности материала стенки, из которого изготовлены трубки. Температура горячего теплоносителя на входе в теплообменник на выходе . Холодный теплоноситель движется поперек трубного пучка со средней скоростью Заданы расположение труб в пучке (шахматное или коридорное) и относительные шаги: поперечный и продольный . Потери теплоты составляют .

Определить необходимую поверхность нагрева, длину труб в одном ходе и количество труб, расположенных поперек и вдоль потока холодного теплоносителя.

Дымовые газы: Вода:

Коэффициент теплопроводности труб: Диаметры труб: Шахматное расположение труб

Поперечный относит. шаг: Продольный относит. шаг:

1. определим среднюю температуру воздуха

Определяем количество получаемой теплоты

Определяем физические свойства воздуха

=,

.

2. принимаем температуру дымовых газов на выходе

Средняя температура воды:

При этой температуре выписываем физические свойства дымовых газов из таблице:

3.определение температурного напора

4.определение коэффициентов теплоотдачи

Число Рейнольдса для потока газов