2.2. Конвективный теплообмен

2.3. Теплопередача

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

LARIONOV, рябышенков.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

05.06.2015

Размер:

460.8 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 64 5 6 > Следующая >>>

Из выражения (2.9) видно, что при неизменном отношении r2/r1 линейная плотность теплового потока не зависит от величины поверхности цилиндрической стенки. В то же время из выражения (2.8) легко определить, что плотность теплового потока, отнесенная к внутренней и внешней поверхностям цилиндрической стенки, не является величиной постоянной, а именно: qr1 > qr2.

Соотношение между различными плотностями теплового потока определяется следующим

выражением: ql = 2pr1qr1 = 2pr2qr2.

Закон изменения температуры по толщине цилиндрической стенки выражается зависимостью

ln r

t = tc1 - (tc1 - tc2 )×		r1	.	(2.10)

		r
	ln	2
		r1

Конвекция - это перенос теплоты совместно с макроскопической массой жидкости в среде с неравномерным распределением температуры. Распространение теплоты посредством конвекции всегда сопровождается теплопроводностью. Теплообмен, обусловленный совместными процессами конвекции и теплопроводности, называется конвективным теплообменом.

Конвективный теплообмен между движущейся жидкостью и поверхностью, отделяющей эту жидкость от другой среды, называется теплоотдачей.

В качестве основного уравнения теплоотдачи используется уравнение Ньютона для плотности теплового потока:

q = α (tж - tс ),	(2.11)
где a - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2×°С); tж - температура жидкости;	tc - температура тела,
являющегося границей раздела.

Вотличие от коэффициента теплопроводности, коэффициент теплоотдачи не является постоянной величиной, а зависит от множества факторов: от вынуждающих сил конвекции (свободная или вынужденная), режима течения жидкости, размеров и формы границы раздела и ее теплофизических свойств, направления и скорости потока, физических свойств жидкости. Поэтому, строго говоря, плотность теплового потока может быть подсчитана по выражению (2.11) лишь после того, как будет определен коэффициент теплоотдачи, что и является в данном случае основной задачей анализа процессов теплоотдачи.

При решении практических инженерных задач для определения коэффициента теплоотдачи используют данные, полученные экспериментальным путем, а для возможности переноса этих данных на

схожие процессы теплоотдачи используют положения теории планирования эксперимента и теории подобия.

Врезультате были получены критерии подобия и так называемые критериальные уравнения, составленные из этих критериев подобия, которые позволяют определить коэффициент теплоотдачи для различных условий протекания процесса теплоотдачи (табл.2.1 и 2.2).

Таблица 2.1

Критерии подобия

Название	Расчетное		Характеристика критерия
критерия	уравнение		Характеристика критерия
критерия	уравнение
Критерий	Nu =	αl	Характеризует отношение
Нуссельда	Nu =	αl	интенсивности теплоотдачи к
		λ	температурному полю в
			температурному полю в
			пограничном слое
Критерий	Fr =	gl	Характеризует отношение силы
Фруда		gl	тяжести к инерционной силе,
Фруда			тяжести к инерционной силе,
	V 2		пропорциональной скорости V
			пропорциональной скорости V
Критерий	Re =	Vl	Определяет режим движения
Рейнольдса		Vl	жидкости при вынужденной
Рейнольдса		ν	жидкости при вынужденной
		ν	конвекции, являясь отношением
			конвекции, являясь отношением

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

					сил инерции к силам вязкости
Критерий	Gr =	gl	3	×b× Dt	Определяет режим движения
Грасгофа		gl			жидкости при свободной
Грасгофа		n2			жидкости при свободной
		n2			конвекции, являясь отношением
					подъемной силы, возникающей
					из-за разности плотностей
					жидкости, к силам вязкости в
					неизотермическом потоке
Критерий	Pr = n				Характеризует физические
Прандтля	Pr = n				свойства жидкости и
		a			способность распространения в
					способность распространения в
					ней теплоты

В уравнения критериев подобия входят следующие величины: a - искомый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2×°С);

l - характерный размер потока, м;

n - коэффициент кинематической вязкости, м2/с; а - коэффициент температуропроводности, м2/с;

b - коэффициент объемного температурного расширения, 1/К;

Dt - разность температур в различных точках потока жидкости, К; l - коэффициент теплопроводности, Вт/м×К.

Таблица 2.2

Критериальные уравнения конвективного теплообмена

Вид конвекции

Диапазон изменения определяющих

Критериальное уравнение

комплексов

(Grж ×Prж ) < 8×105

æ d

ö1/ 3

ö0,14

Nu =1,55ç

ж × Prж

Reж £ 2300

è λ

μс ø

(Gr

×Pr ) ³ 8×105

0,25

0,33

0,1

Nu = 0,15Re

0,43 ç

Вынужденное

Reж £ 2300

Grж

Prж

течение жидкости в

2300

£ Reж £10000

ö0,25

круглой трубе

0,5

0,43ç

ж ÷

Nu = (0,563Reж

- 23,346)Prж

Reж >10000

0,8

0,43

ö0,25

Nu = 0,021Reж

Prж

1×10−3 £ Gr

£ 5×102

ö0,25

0,125

Nu =1,18(GrжPrж )

Свободное течение

5×102 £ Gr

£ 2×107

ö0,25

0,25

Nu = 0,54(Grж Prж )

жидкости

1×10−3 £ Gr

£ 5×102

ö0,25

0,33 ç

Nu = 0,135(GrжPrж )

ж ÷

с ø

Примечание. Индекс «ж» указывает, что для подсчета физических констант за определяющую температуру принята температура потока жидкости, индекс «с» - температура стенки канала.

Определив в зависимости от условий течения жидкости по одному из критериальных уравнений значение критерия Nu, затем находят искомое значение коэффициента теплоотдачи a, что в дальнейшем позволяет определить остальные параметры процесса конвективного теплообмена.

коэффициентом теплопроводности λ

. Коэффициент теплопроводности стенки трубы равен λ

На практике при работе различных тепловых агрегатов, теплообменных аппаратов передача теплоты осуществляется одновременно двумя или даже тремя путями. Такой теплообмен называется сложным теплообменом.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Наиболее характерным случаем сложного теплообмена является теплопередача - передача теплоты от

одной жидкости к другой через разделяющую их одно- или многослойную стенку.

В данном случае процесс сложного теплообмена реализуется конвекцией и теплопроводностью через

разделительную

стенку,

интенсивность

сложного

теплообмена

характеризуется

коэффициентом

теплопередачи k

Вт

÷ , который численно равен количеству теплоты, переданному через единицу

è м

× К

поверхности стенки в единицу времени при разности температур между жидкостями в 1 К.

Общее уравнение теплопередачи имеет вид:

q = k(tж1 – tж2),

(2.12)

где tж1 и tж2 - температуры жидкостей, участвующих в теплопередаче.

Теплопередача через плоскую стенку

Заданными считаются: коэффициент теплопроводности стенки l, коэффициенты теплоотдачи a1 и

a2 на противоположных

сторонах

стенки,

температуры

жидкостей

tж1 и tж2 , толщина стенки d

(рис.2.3,а).

tж1

λn

tж2

tж1

tc1

tж2

tc(n+1)

tc2

tc1

δ1

δ2

δn

Рис.2.3. Теплопередача через однослойную (а) и многослойную (б)

плоскую стенку

При заданных условиях плотность теплового потока определяется по выражению

q =	tж1 - tж2
						.	(2.13)
	1	+	δ	+	1	.	(2.13)
		+		+
	α1		λ		α2

Величина коэффициента теплопередачи равна

k =		1				,	(2.14)
	1	+	δ	+	1

	α1		λ		α2

а величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называемая полным термическим сопротивлением теплопередачи R , составляет

R =	1	=	1	+	δ	+	1		.	(2.15)
	k		α		λ
							α	2
			1

В случае многослойной плоской стенки (рис.2.3,б) с толщинами каждого слоя d1, d2 ... dn полное

термическое сопротивление теплопередачи определяется выражением

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

1		n	d	1
R =		+ å	i	+			.
	a		l		a	2
1		i=1	i

Температуру на противоположных сторонах твердой стенки и на границах между слоями

многослойной стенки можно определить по следующим выражениям:

· температура со стороны горячей жидкости:

tc1

= tж1

;

α1

· температура на границе первого и второго слоев:

æ 1

tс2 = tж1 - q ç

÷ ;

è α1

λ1 ø

· температура на границе двух любых слоев i

и i + 1:

tc(i+1) = tж1 - qç a

ål

;

i=1

i ø

· температура на поверхности твердой стенки со стороны холодной жидкости:

tc(n+1) = tж1 - ç a

+ ål

÷ = tж2 + a

i=1

Теплопередача через цилиндрическую стенку

В данной задаче необходимо определить плотность теплового потока и температуры внутренней и наружной сторон цилиндрической стенки при заданных коэффициенте теплопроводности, температуре подвижных сред и коэффициентах теплоотдачи на внутренней и наружной сторонах (рис.2.4).

		t
tc2	r1	tжc11
tж2	r1
	r2

Рис.2.4. Теплопередача через однослойную цилиндрическую стенку

Плотность теплового потока определяется по выражению

q =

π (tж1 - tж2 )

. (2.16)

× ln

α1d1

2λ

α2 d2

Величина

× ln

α1d1

2λ

α2 d2

представляет собой линейный коэффициент теплопередачи, который характеризует интенсивность передачи тепла от одной подвижной среды к другой через разделяющую их цилиндрическую стенку. Численно этот коэффициент равен количеству теплоты, проходящему через цилиндрическую стенку

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

длиной 1 м в единицу времени от одной среды к другой при разности температур между ними в один градус.

Величина, обратная линейному коэффициенту теплопередачи, называется линейным термическим сопротивлением:

R =	1	=	1	+	1	×ln	d2	+	1	.	(2.17)

l	kl		a1d1		2l d1				a2d2

Тогда в соответствии с общим уравнением теплопередачи (2.12) плотность теплового потока, отнесенная к единице длины цилиндрической стенки, равна

ql = klπ(tж1 – tж2).

Если отнести плотность теплового потока соответственно к внутренней r1 или наружной r2 стороне цилиндрической стенки, то будем иметь поверхностную плотность теплового потока:

qr1 = kr1(tж1 – tж2); qr2 = kr2(tж1 – tж2),

где kr1 = kl/d1 и kr2 = kl/d2; соответственно, kl = kr1d1 = kr2d2.

Полные выражения для поверхностных коэффициентов теплопередачи имеют следующий вид:

kr1

;

×ln

kr2

×ln

По аналогии с (2.17) величины, обратные kr1 и kr2, представляют собой поверхностные термические сопротивления внутренней и наружной сторон цилиндрической стенки.

Одним из значимых результатов анализа процесса теплопередачи через многослойную цилиндрическую стенку является определение эффективности защитных свойств тепловой изоляции трубопроводов.

Очевидно, что уменьшение тепловых потерь в окружающую среду от трубопроводов, по которым транспортируется нагретая жидкость, достигается увеличением термического сопротивления трубопровода. Этого можно достичь нанесением на трубопровод дополнительной тепловой изоляции. Однако толщина

изоляции и теплофизические свойства материала изоляции неоднозначно влияют на величину термического сопротивления.

dи	d1	d2

Рис.2.5. Трубопровод с однослойной изоляцией

Если рассмотреть цилиндрический трубопровод, с внешней стороны покрытый однослойной изоляцией (рис.2.5), то полное термическое сопротивление Rи такой двухслойной конструкции при отнесении

коэффициента теплопередачи к внутренней поверхности будет равно

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

R =

× ln

dи

(2.18)

α1

2λ

2λи

α2 dи

где λи и dи - коэффициент теплопроводности и внешний диаметр слоя изоляции соответственно.

Естественно, что при известных геометрических размерах трубопровода внешний диаметр изоляции определяет ее толщину.

Из (2.18) легко заметить, что зависимость полного термического сопротивления от диаметра изоляции носит экстремальный характер, причем при определенном значении диаметра изоляции, называемом критическим диаметром, полное термическое сопротивление будет иметь минимальное значение, а следовательно, будет максимальным тепловой поток (плотность теплового потока) от трубопровода в окружающую среду.

Величина критического диаметра определяется по выражению

dкр = dи =	2λи	.	(2.19)

	α2

Из выражения (2.19) видно, что величина критического диаметра не зависит от наружного или внутреннего диаметра трубопровода, толщины слоя изоляции, коэффициента теплоотдачи от горячей среды к внутренней стенке трубопровода a1, а зависит только от коэффициента теплопроводности материала изоляции и коэффициента теплоотдачи от наружной стенки трубопровода к холодной среде.

Если неизолированный трубопровод имеет диаметр d2 < dкр, то наложение изоляции и увеличение ее толщины будет приводить к уменьшению полного термического сопротивления, которое достигнет своего минимума при значении диаметра изолированного трубопровода, равном критическому. В соответствии с этим начнут увеличиваться (по сравнению с неизолированным трубопроводом) тепловые потери в окружающую среду, которые достигнут своего максимума при значении диаметра трубопровода с изоляцией, равном критическому диаметру. Только после этого дальнейшее увеличение диаметра (толщины) изоляционного слоя начнет уменьшать тепловые потери, которые при некотором эффективном значении диаметра dэф изолированного трубопровода станут равными тепловым потерям неизолированного трубопровода. При дальнейшем увеличении диаметра изоляции тепловые потери изолированного трубопровода будут меньше тепловых потерь неизолированного трубопровода. Следовательно, некоторый слой изоляции не будет оправдывать своего назначения. В этом случае в соответствии с (2.19) необходимо выбрать другой материал изоляции с меньшим значением коэффициента теплопроводности.

Если же наружный диаметр трубопровода будет больше критического, то при любой толщине изоляции ее диаметр dи всегда будет больше критического диаметра, и применение изоляции с данным коэффициентом теплопроводности будет обеспечивать снижение тепловых потерь в окружающую среду и тем больше, чем толще слой изоляции.

Задания по теплотехническим расчетам

Задание 1. Через плоскую стальную стенку толщиной d с коэффициентом теплопроводности l происходит передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (рис.2.6,а). Коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке равен a1, а от стенки к холодному теплоносителю - a2. Разность температур между теплоносителями составляет Dt.

Для интенсификации процесса теплопередачи можно увеличить a1 на Da1 и a2 на Da2, уменьшить термическое сопротивление стенки, заменив материал и толщину стенки λ′, δ′ , увеличить разность

температур на Dt, %.

Какие из этих способов интенсификации теплопередачи являются эффективными, а какие рекомендовать не следует?

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

		tж1	d2
			d2
tж1	λ
	tж2		tж2
			tж2

δн δ

Рис.2.6. Теплопередача через плоскую (а) и цилиндрическую (б) стенки

Определить относительное изменение плотности теплового потока q в результате применения этих способов. Провести анализ способов интенсификации теплопередачи и способов их применения.

Исходные данные к заданию 1 приведены в табл.2.3 и 2.4.

Таблица 2.3

Исходные данные к заданию 1

		Первая									Вт							Вт
		цифра		δ , мм						λ,	Вт		δ′ , мм			λ¢,		Вт
		номера		δ , мм						λ,	м × К		δ′ , мм			λ¢,		м × К
		номера									м × К							м × К
		варианта
	1				1						15			2			45
	2				1						20			2			60
	3				2						45			3		100
	4				2,5						45			4		120
	5				3						60			5		330
				Исходные данные к заданию 1															Таблица 2.4
				Исходные данные к заданию 1

		Вторая	α ,			Вт	α		,	Вт		t, °С		Δα1 ,	Δα2 ,			Dt,
		цифра												%	%		%
						м2 × К				м2	× К
			1			м2 × К		2		м2	× К
		номера
		варианта
		1		1100						70		40		60	20		25
		2			60				900			45		50	25		20
		3		1050						65		50		40	30		25
		4			80				1000			55		30	35		10
		5			75				950			60		20	40		5
		6		1200						85		60		10	45		25
		7			90				1150			55		20	50		20
		8			850					55		50		30	45		15
		9			50				800			54		40	35		10
		0			750					45		65		50	30		5
Задание 2. По стальной трубе с наружным диаметром d2														и толщиной стенки δ движется газ со

средней температурой tг (рис.2.6,б). Наружная поверхность трубы омывается жидкостью со средней температурой tж . Коэффициент теплопроводности материала стенки трубы λ .

Коэффициент теплоотдачи от газа к внутренней поверхности трубы равен α1 , а от внешней поверхности к жидкости - α2 .

Определить линейную плотность теплового потока ql и температуры внутренней и внешней tс1 и tс2 поверхностей трубы.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Как численно изменится линейная плотность теплового потока и температуры внешней и внутренней поверхностей трубы, если с внешней стороны труба покрылась слоем загрязнения или накипи толщиной δн

с коэффициентом теплопроводности λн ,					при		условии, что коэффициент теплоотдачи α2 остался
постоянным.
Исходные данные к заданию 2 приведены в табл.2.5 и 2.6.
				Исходные данные к заданию 2													Таблица 2.5
				Исходные данные к заданию 2

		Первая							Вт							Вт
		цифра	d2 , мм		δ , мм			λ,	Вт			δн , мм			λн ,	Вт
	номера		d2 , мм		δ , мм			λ,	м × К			δн , мм			λн ,	м × К
	варианта
	1		76		4				20			0,5		0,2

	2		108		4				25			1		0,1

	3		130		5				30			1		0,8

	4		150		5				35			1,5		0,2

	5		172		6				40			2		0,8
																	Таблица 2.6
				Исходные данные к заданию 2													Таблица 2.6
				Исходные данные к заданию 2

		Вторая										Вт			Вт
		цифра		tг, °С		tж, °С				a1,		Вт	a2,		Вт
		номера		tг, °С		tж, °С				a1,	м2 × К		a2,		м2 × К
		варианта
		1		1000			190				75			2700

		2		950			180				70			2600

		3		900			170				65			2500

		4		850			160				60			2400

		5		800			150				55			2300
		6		750			140				50			2200

		7		700			130				45			2100
		8		650			120				40			2000

		9		600			110				35			1900
		0		550			100				30			1800

Задание 3. По горячему трубопроводу с наружным диаметром d2 и толщиной стенки d1 перекачивается углеводородная жидкость с массовым расходом М (рис.2.7).

α2	tв
	δ2
tж1	d2
tж1	tж2
	α1
	δ1
	L
	Рис.2.7. Схема наземного трубопровода

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Температура жидкости после тепловой станции - tж1 , а в конце участка перекачки перед следующей тепловой станцией - tж2 . Температура окружающего воздуха - tв .

Для уменьшения тепловых потерь трубопровод можно покрыть слоем тепловой изоляции с

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубопровода в окружающий воздух считать постоянным и равным α2 .

Определить толщину слоя изоляции δи , если расстояние между тепловыми станциями составляет L.

Как численно изменится расстояние между тепловыми станциями, если не применять тепловую изоляцию?

Исходные данные к заданию 3 приведены в табл.2.7 и 2.8.

Таблица 2.7

				Исходные данные к заданию 3

	Первая				Материал					Вт										Вт
	цифра				Материал								°				α		,
	цифра				тепловой								°				α		,
	номера						λ	и ,					tв,		С			2
	номера						λ	и ,		м × К			tв,		С			2		м2 × К
	варианта				изоляции
	варианта

	0		Пенополиуритан					0,04						–30						25

	1		Минеральная вата					0,06						–25						20

	2		Пенопропилен					0,05						–20						22
																							Таблица 2.8
					Исходные данные к заданию 3																		Таблица 2.8
					Исходные данные к заданию 3

Вторая		d2,									–6			t		,						L,
цифра						Жидкос			×		–6	,		t	ж1	,
цифра					d1, мм	Жидкос				M 10		,			ж1			tж2, °С
номера		мм			d1, мм	ть*				кг/ч				°С				tж2, °С				км
варианта
1		820			12,0	Ж2			1,9					72						35	200
2		820			10,0	Ж3			2,1					70						40	185
3		720			11,0	Ж2			1,6					70						34	165
4		720			9,0	Ж3			1,5					68						40	190
5		530			9,0	Ж2			0,8					75						35	175
6		530			7,0	Ж1			0,9					70						37	155
7		426			12,0	Ж4			0,5					80						42	110
8		325			12,5	Ж5			0,3					85						45	95
9		219			8,0	Ж4			0,2					83						41	70
10		273			10,0	Ж6			0,3					80						41	85

* Теплофизические характеристики жидкостей приведены в Приложении 2.

Задание 4. Горячий трубопровод с наружным диаметром d2 и толщиной стенки d1 уложен в грунт с коэффициентом теплопроводности lгр на глубину h (расстояние от оси трубопровода до поверхности грунта) (рис.2.8).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

	Vвт	tв
δи	δ
	1	h
		h
d2	tж

λи

Рис.2.8. Схема трубопровода, заложенного в грунт

Температура грунта в районе прокладки трубопровода - tгр , температура окружающего воздуха - tв , а

скорость ветра у поверхности грунта - Vвт .

По трубопроводу перекачивается углеводородная жидкость с массовым расходом M. Температура жидкости после тепловой станции - tж1 , а в конце участка перекачки перед следующей тепловой станцией -

t		. Коэффициент теплопроводности стенки трубы равен λ = 38	Вт	.
	ж2
		1	м × К

Определить расстояние между тепловыми станциями. Как численно изменится расстояние между тепловыми станциями, если трубопровод покрыть слоем тепловой изоляции толщиной δи с коэффициентом

теплопроводности λи ?

Коэффициент теплоотдачи от поверхности грунта в атмосферный воздух определяется по выражению

α2 = 9, 77 + 0, 07 (tгр - tв ) + 7Vвт .

Исходные данные к заданию 4 приведены в табл.2.9 и 2.10.

Таблица 2.9

Исходные данные к заданию 4

Первая		Тип	lгр,	tгр,				Vвт,	Тепловая					Вт
цифра		Тип	Вт	tгр,		tв, °С		Vвт,	Тепловая				lи,	Вт
номера	грунта		Вт	°С		tв, °С		м/с	изоляция				lи,	м	× К
номера	грунта		м × К	°С				м/с	изоляция					м	× К
варианта			м × К
0	Сугли		0,9	0,5		–12		10	Минеральн			0,06
		нок							ая вата

1	Песок		0,7	2,0		–15		8	Пенополиу			0,04
									ритан

2	Глина		1,1	1,0		–10		6	Битумовер			0,07
									ме-кулит
																Таблица 2.10
			Исходные данные к заданию 4													Таблица 2.10
			Исходные данные к заданию 4

Вторая цифра		d2, мм	d1, мм		h, м		Жидкост		M×10–6,	tж1, °С			tж2, °С		dи,
номера		d2, мм	d1, мм		h, м			*	кг/ч	tж1, °С			tж2, °С		мм
варианта								ь	кг/ч						мм
варианта
1		219	8,0		0,9			Ж5	0,17		85		46		50
2		325	12,5		1,0			Ж4	0,35		80		44		60
3		426	12,0		1,4			Ж5	0,49		80		45		55
4		530	8,0		1,5			Ж3	0,8		65		35		65
5		720	12,0		1,3			Ж3	1,4		72		36		35
6		720	10,0		1,5			Ж3	1,5		75		40		45

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

7	820	11,0	1,3	Ж3	2,0	78	35	40
8	820	9,0	1.2	Ж3	2,1	70	40	60
9	1020	12,5	1,4	Ж3	3,0	70	35	30
0	1020	10,0	1,5	Ж3	3,2	68	34	50

*Теплофизические характеристики жидкостей приведены в Приложении 2.

Задание 5. От протекающей в трубопроводе (наружный диаметр d3) горячей воды с температурой tвд через цилиндрическую стенку толщиной d2 передается тепло воздуху помещения с температурой tвх.

Используя значения коэффициентов теплоотдачи от воды к внутренней поверхности трубопровода a1 и от внешней поверхности трубопровода к воздуху a2:

1) подсчитать термические сопротивления, коэффициенты теплопередачи, удельные тепловые потоки q2 и q1 через 1 м2 наружной и внутренней поверхностей трубопровода и q3 через 1 м длины трубопровода для следующих случаев:

а) гладкая, совершенно чистая труба из алюминиевого сплава АД-1 (l2 = 110 Вт/(м×К));

б) трубопровод по п. 1а, но со стороны протекающей воды покрыт слоем накипи толщиной δ1 (l2 = 2

Вт/(м×К));

в) трубопровод по п. 1а, но со стороны воздуха покрыт слоем теплоизоляционного материала толщиной d3 и с коэффициентом теплопроводности l3;

2)приняв количество теплоты q3, передаваемое воздуху через 1 м длины трубопровода по п. 1а за 100%, определить в процентах значения тепловых потоков через 1 м трубопровода для условий по пп. 1б и

1в;

3)аналитически определить температуры поверхностей отдельных слоев стенки теплоизолированного трубопровода для п. 1в;

4)построить линию изменения температуры в многослойной цилиндрической стенке по п. 1в (в пределах одного слоя линия изменения температуры строится по двум промежуточным точкам, за исключением слоя накипи);

5)определить критический диаметр изоляции для условий применения теплоизоляционного материала по п. 1в;

6)рассчитать термическое сопротивление слоя изоляции, соответствующее его критическому диаметру, определить удельный тепловой поток на 1 м длины трубопровода, сопоставить с результатом по п. 1в и пояснить результат сравнения.

Номер варианта задается трехзначной цифрой и определяется преподавателем.

Исходные данные принимаются в соответствии с номером варианта из табл.2.11 - 2.13, где первая цифра варианта задает номер колонки в табл.2.11, вторая - в табл.2.12, третья - в табл.2.13.

Таблица 2.11

Исходные данные к заданию 5

Параметр,					Первая цифра варианта
	мм	1		2			3		4	5

d3×δ2		52×15		60×17,5			80×25		100×30	110×36
δ3		25		30			35		40	45
δ1		1		1,1			1,2		1,3	1,4
			Исходные данные к заданию 5								Таблица 2.12
			Исходные данные к заданию 5

Параметр						Вторая цифра варианта
Параметр		1			2			3	4	5
		1			2			3	4	5
tвд, °С		120			125			130	135	140
a1,	Вт	1660			1650			1700	1750	1800
a1,	м2 × К
l3,	Вт	0,8			0,65			0,7	0,75	0,72
l3,	м × К
	м × К
			Исходные данные к заданию 5								Таблица 2.13
			Исходные данные к заданию 5

	Параметр					Третья цифра варианта
	Параметр		1			2	3		4	5
			1			2	3		4	5
tвх, °С			5			10	15		20	25

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 64 5 6 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
05.06.20152.83 Mб10Laboratornaya_rabota_6.doc
#
05.06.20153.25 Mб11Laboratornaya_rabota_7.doc
#
05.06.20152.34 Mб14Laboratornaya_rabota_8.doc
#
05.06.2015150.02 Кб48lab_nx.doc
#
05.06.2015295.23 Кб54Lab_rab_9.docx
#
05.06.2015460.8 Кб50LARIONOV, рябышенков.pdf
#
05.06.2015747.81 Кб9LARIONOV.pdf
#
05.06.20153.04 Mб180layout editor.pdf
#
27.03.20161.54 Mб10lec1_vm1_mod1_alg.doc
#
10.09.20191.74 Mб3lect10_m3_of_bms_fizika3_201000.62.doc
#
25.09.20191.43 Mб5lect16_m3_of_mrtus_fizika2_210400.62.doc