Термодинамика

Вариант 42



Задача №1


Дано:


t1
= 850o
C


t2
= 130o
C


б1
= 30Вт/м2
·К


б2
= 3500Вт/м2
·К


дс
= 18мм


дн
= 1,6мм


лс
= 60Вт/м·К


лн
= 1Вт/м·К


Найти:


t1
ст
-?


t2
ст
- ?


q - ?


k -?


Решение


1. Коэффициент теплопередачи для плоской стенки без накипи:



Плотность теплового потока от газов к воде:



Температура стенки со стороны газов:



Температура стенки со стороны воды:




2. Коэффициент теплопередачи для плоской стенки с накипью:


Плотность теплового потока от газов к воде:



Температура стенки со стороны газов:



Температура стенки со стороны воды:



Температура стенки между накипью и сталью:




Так как накипь имеет величину теплопроводности значительно меньшую, чем у стали, то отложение тонкого слоя накипи приводит к значительному уменьшению коэффициента теплопередачи и снижению теплового потока.


Задача №2


Дано:


шахматное


d = 60мм


tвоз
= 500о
С


щ = 13м/с


ш = 50о


Найти:


б - ?


Решение


Коэффициент теплоотдачи от газов к трубе при поперечном обтекании под углом 90о
:



л – коэффициент теплопроводности воздуха при температуре




где Re – число Рейнольдса;


сz
– коэффициент, учитывающий ухудшенную теплоотдачу


первых рядов труб и зависящий от общего числа рядов в пучке.


сz
= 0,9.



где н – кинематическая вязкость воздуха


н = 79,38 · 10-6
м2
/с;





Коэффициент теплоотдачи от газов к трубе при поперечном обтекании под углом 50о
:



Задача №3.


Дано:


d = 26мм


l = 1,4м


рк
= 4,0бар


tc
= 90o
C


Найти:


бв
- ?



- ?


бг
- ?



- ?


Решение


Средняя температура пленки конденсата



где tн
– температура насыщения. По таблице “Термодинамические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения” находим, при давлении пара р = 4,0бар, tн
= 145о
С;



1. Определяем коэффициент теплоотдачи для вертикальной трубки по формуле:



где ∆t – разность температур пара и стенки, о
С;



л – коэффициент теплопроводности конденсата, при температуре



с – плотность конденсата с = 945кг/м3


r – теплота парообразования, при р = 4,0 бар r = 2129,5кДж/кг;


н – кинематическая вязкость конденсата н = 0,135 · 10-6
м2
/с;



Средняя линейная плотность теплового потока:




Количество конденсата образующегося в секунду на поверхности вертикальной трубки:



2. Определяем коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на горизонтальной трубе по формуле:




Средняя линейная плотность теплового потока:


Количество конденсата образующегося в секунду на поверхности горизонтальной трубки:



На горизонтальной трубке пара конденсируется больше, чем на вертикальной.


Задача №4


Дано:


d = 90мм


l = 5м


t1
= 450o
C


t2
= 10o
C


е1
= 0,8


е2
= 0,9


0,3x0,3м


Найти:


Q1
- ?


Q2
- ?


Решение


Определяем потерю тепла излучением от боковой поверхности трубы в большом кирпичном помещении:



где Спр1
– приведенный коэффициент лучеиспускания:



Площадь поверхности трубы



Площадь поверхности помещения принимаем F2
= ∞


Коэффициенты излучения поверхностей трубы и помещения:



где Со
– коэффициент излучения абсолютно черного тела


Со
= 5,67Вт/м2
· К4
;




Т – температура, К;



Определяем потерю тепла излучением от боковой поверхности трубы в кирпичном канале 0,3х0,3м:



Площадь поверхности канала:





Задача №5


Дано:


стальной паропровод


150х165


t1
= 370o
C

<
br />

t2
= 55o
C


д = 40мм


Найти:


ql
- ?


Решение


Внутренний диаметр трубопровода d1
= 0,15м


Наружный диаметр трубопровода d2
= 0,165м


Наружный диаметр изоляции d3
= d2
+ 2 ·д = 0,165 + 2 ·0,04 = 0,245м


Потеря тепла 1 пог.м. трубопровода:



где л1
– коэффициент теплопроводности стали л1
= 60Вт/м · К;


л2
– коэффициент теплопроводности асбестовой изоляции (волокна) л2
= 0,88Вт/м · К;



Задача №6


Дано:


d = 150мм


l = 5м



= 300о
С



= 15о
С


Найти:


б - ?


Решение


Коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воздуху:



где Nu – критерий Нуссельта для воздуха при свободной конвекции с поверхности паропровода:



где Gr – число Гросгофа:



где в – коэффициент объемного расширения воздуха при средней температуре пограничного слоя:



н – кинематическая вязкость воздуха, при температуре tпс
= 157,5о
С



и – разность значений температуры поверхности трубы и воздуха:




Pr – число Прандтля для воздуха при tпс
= 157,5о
С Pr = 0,683;


C,n – коэффициенты, зависящие от режима конвекции




л – коэффициент теплопроводности воздуха, при температуре:


tпс
= 157,5о
С, л = 3,62 · 10-2
Вт/м · К;



Потеря тепла паропроводом за 1 час:



Задача №7


Дано:


D = 100мм


t1
= 500о
С


W = 4м/с


ц = 80о


Найти:


б - ?


Решение


Коэффициент теплоотдачи от газов к трубе при поперечном обтекании под углом 90о
:



Nu – число Нуссельта;


Предварительно определяем число Рейнольдса при движении газов:



где н – кинематическая вязкость дымовых газов при температуре:


t1
= 500о
С, н = 79,38 · 10-6
м2
/с;



При числе Рейнольдса 1 · 103
< Re < 2 · 105



л – коэффициент теплопроводности дымовых газов при температуре: tг
= 500о
С, л = 6,74 · 10-2
Вт/м · К;




где еш
– поправочный коэффициент, при ш = 80о
еш
= 1,0


Задача №8


Дано:


р = 20атм


Q = 40 · 103
ккал/м2
· час


Найти:


tw
- ?


∆ts
- ?


qпр
- ?


бпр
- ?


Решение



Температура кипения воды при давлении р = 20атм tж
= 213о
С


Предельное значение теплового потока при кипении



где Reпр
– критическое значение числа Рейнольдса;



Ar – число Архимеда;



Pr – число Прандтля Pr = 1,49;


r – теплота парообразования r = 1865,8кДж/кг;


с/
- плотность воды на нижней линии насыщения с/
= 805,3кг/м3
;


с//
- плотность пара на верхней линии насыщения с//
= 10,65кг/м3
;


н – коэффициент кинематической вязкости воды н = 0,14 · 10-6
м2
/с;


l*
- определяющий размер пузырька пара при tж
= 213о
С находим по таблице l*
= 0,2 · 10-6
м;





Для определения предельного значения коэффициента теплоотдачи находим при Reпр
≥ 10-2




л – коэффициент теплопроводности пара, при температуре


t = 213о
С, л = 3,7 · 10-2
Вт/м · К;




Так как Q = 46,5кВт/м2
< qпр
=3282кВт/м2
, то в котле происходит пузырьковое кипение пара.


Коэффициент теплоотдачи определяем по формуле:




Задача №9


Дано:


d = 100мм


l = 1м


t1
= 300о
С


t2
= 25о
С


е1
= 0,8


е2
= 0,9


0,3х0,3м


Найти:


Q1
- ?


Решение


Определяем потерю тепла излучением одним погонным метром стального паропровода в кирпичном канале 0,3х0,3м:




где а – высота стенки канала а = 0,3м;


Коэффициенты излучения поверхностей трубы и помещения:



где е1
– степень черноты окисленной стали е1
= 0,8 (из задачи №4);


е2
– степень черноты кирпича е2
= 0,9;


Со
– коэффициент излучения абсолютно черного тела


Со
= 5,67 Вт/м2
· К4
;




Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Термодинамика

Слов:1197
Символов:11176
Размер:21.83 Кб.