Сборник задач и примеров расчёта по теплопередаче М.М. Михалова (1013671), страница 10
Текст из файла (страница 10)
49 4 — 3047 Определяем значение критерия 6»»! примем Л! ==. 5'С 9 81 6 32 16-4,!3,10-|)|,6 а», — - — '- — '-'- -- — ' — ' — — '=0,63 104. !0,366 !О ')~ Опрелеляем зна|!ение критерия Л»и;. Л»и =- 0,17 ° 1640 " .2,21~и'.(0,63 ° 104)а = 6,7. Опрслеляем значение а: Л 0,676 а —. Л»и —, =- 6,7 — ' =- 1510 вт)мг град. а ' 0,003 Полученное значение а является средним для длинных труб ~ — 50). Гл а Л 1ОО В нашем случае -„- = — — = 33 ( 50, следовательно, необходимо ввести поправку г! на длину трубы а, = г!а.
Значение г, выбираем по таблице 3 — 3: Ь !ОО |) 3 = — = 33; г .=-. 1,04; а, = — 1,04 1510 = 1570 вт/м' град. Коэффициент теплопроводности стекла ). =0,74вт)'м град (см. Приложения, табл. 2) Определяем величину лы2 — 7;2 — 8): я(9--» ) =-! ! в. 1-; — )ив а,|1, йЛ |1, удельного теплового потока дч (см. форму- я !80 — 60) 97 — вт| м. 1670 О,ООЗ + 2.0,74 3 Определяем температуру |знутрснней поверхности трубки: вг 6 Ч* !я и 87.! 'З Соответствующее этой температуре значение Р» для воды ра|зно: Р» =- 2,36 Дейстзительное значение а, равно: а, = 0,99 1570 = 1560 вт1м'град Задача № 3 — 5.
Вычислить значение коэффициента теплоотдачн в процессе теплообмена между воздухом, протекаюгцим в трубе, и поверхностно этой трубы, если внутренний диаметр д=-60 мм, давление воздуха Р =10 н)гм', температура !7=200' С, длина трубы 6=100 мм, скорость движения возлуха и|==40 м)'сгк. Р с ш е н и е. Залача относится к случаю теплообмсна при вынужденном д|зижепии, определяющая температура 77=-200'С. Значения физических параметров воздуха, соответствующие этой температуре: т=34,85 ° 10 г м'!ггк; Л=З,93 ° 1О г вт)м ° град; Р».=0,68 (см. Прилонгения, табл.
3). Рнс. 3 в 3. Схема теплоаыделаю пеето элемента реактора Ы тсе = —. Для выбора критериального уравнения необходимо предварнтель- ыо' 40.0,06 но определить значение критерия Ре: тте .= —; тте =- —,— 6' ',, —,--- = 6,87 104; при Ре! > 104 для воздуха может быть использовано критериальное уравнение (3 в 11) Ли = 0,018 68 700'а =- 133. ?ги1Х !33 3,93 1О ' Определяем коэффициент теплоотдачи п — --— о' 00 = 87 вт!м'град. Полученное значение а справедливо для длинных г а 100 труб при — ) 50. В нашем случае — = — < 50, следовательно, полу- о с! 60 ченное значение а должно оыть умножено на коэффициент ен величи- Ь на которого зависит от значений критерия Ке и отношения „ см.
табл. 3 — 4). При --=----- =-1,67 и Ре =" 6,87 104 а, = — 1,27. Значение коэф- а 100 фициепта теплоотдачи с учетом поправки на длину трубы равно: а, =- а,о = 1,27 8? = 110 вт?мг град. Задача № 3 — 6. Определить температуру поверхности защитной оболочки тепловыделяющего элемента атомного реактора, если она охлаждается водой средней температурой ! =60'С; количество тепла, переданное воде с 1 лег охлаждаемой поверхности, равно: 0=20,9 вг/мг. Защитная оболочка тепловыделяю- г щего элемента реактора цилиндрической формы с внешним диаметром с!!=25 мл! (см.
рис. 3 — 3). Вода протекает по каналу кольцевого сечения шириной 0=5 мм со средней скоростью ш= 5 м1сек. Р е ш е н и е. При вынужденном дви- с г женин жидкости определяющая температура 1ь физические параметры воды, соответствующие температуре (1=60' С, имеют следующие значения: =0,478 10 а мосек; >, = 65,9 10 ' вт,'м.град; Рг! —. 2,98 (см. Приложения, табл. 4). Для выбора критсриального уравнения определяем значение кри- терия Яел: 4Р ' паем по1 ОпРеделающий РазмеР ! =- д„, =-, Ц = к(,~, + с( ). Р 4 4 где д,— внешний диаметр защитной оболочки, е(г — внутренний диаметр канала; с(г = (д, + 23); гг — г( 2 г 1= — — = с! — д = 23.
(от+ оа) Значение Яе равно: тсел 0 4 0 —, -— — 1,045 10а 6 2 0,006 61 При значениях Яе») 104 может быть использовано крнтериальное уравнение (3 — 10). Принимаем в первом приолнжении —,-1- = 1. Рг,„ Опреде.ляем значение критерия 7ти: Лги» вЂ”вЂ” - 0,021 (1,045 10')' 2,98"~ =- 349. Коэффициент теплоотдачи равен: Лгал Л 340 66,0 10 л и = — — ==. — ' — '-,-— = 2,3 104 вт,'м' град. 1 0,01 Определяем температуру поверхности г. из уравнения: Установим, надо ли вводить поправку на принятое в расчете раненст- Р., во — ! =... 1; при ( = 64"С Р»„==- 2,55 (см.
Приложения, табл. 4); Рг, = 1,17; -() ' = (1,17)'м =- 1,04. Очевидно, поправку можно не вводить. Задача № 3 — 7. В трубке воздушно-гелиевого теплообменного аппарата газстурбинной установки течет гелий со средней скоростью аг=30 м)сек. Определить значение среднего коэффициента теплоотдачи, если средняя температура гелия 7»=400 'С, давление Р= †2 н7см'", внутренний диаметр трубки д=15 мм, длина трубки а=10 м. Р е ш е н и е. Определяющая температура г',=-400"С. Значение физических параметров гелия при ~ =400' и Р='-10,1 к)см' равны: =474 10 л м'!сек; Л=0,276 вт(м град; Р» =-.0,648 (см. Приложения, табл. 5).
Значения н, Л и Р» от давления йе зависят Значение л от давления зависит, так как л — — ~; отсюда при Р=-202 к)сма Р' 000 — — ' —— — 23,7 !О ™)сек. 474 !О ' 10,1 ,Оля выбора крнтериального уравнения определяем значение Яе : для расчета используем критериальное уравнение (3 в 10). Для гелия Р㻠— =- 1. Определяем значение критерия )Уи,,." Рг~ Л"и,=-0,021(1,9 104)" 0,648'"=46,0. Коэффициент теплоотдачи равен: а= — „--=,,', -=846 ва17ма.град. Уи1Л 46 0,076 Задача № 3 — 8. В двигателе с водяным охлаждением количество тепла, переданное воде, составляет 53 700 вт. Определить общую поверхность нагрева и число трубок радиатора, если по трубкам протекает вода со средней температурой »1,=85' С. Трубки радиатора омываются поперечным потоком воздуха, который движется со средней скоростью ю=--50 м7сек при средней температуре »0=25'С.
62 Прп Ре А!04 для воздуха может быть использовано уравнение (3 — 23) критериальное Ни =0,18 (1,93.104)'м=81,7. коэфф44циент теплоотдачн равен: Ми(Л 6!,7 2,64 !О ' е4=- — = — ' ' ' — -=360 вт!м'-.град; 4! 6.!О ' ! ! й= — — == — — — — =312 вт(м' град. ! ! ! ! а, т а4 ТЗ20+ 360 Удельный тепловой поток: а==312 (85 — 25)=18 700 вт(м', Общая поверхность нагрева радиатора Р= —; Р= — — — =..2 9 м', 4( 56 700 = в =46700 —-- Поверхность нагрева одной трубки ~,т — гг94=44 0,006 0,350=0,0066 м', Число трубок радиатора я7 Г 2,9 (тр 0,0066 = Задача № 3 — 9.
Тсплообменный аппарат, состоящий из восьми одинаковых коридорных рядов труб, омывается поперечным потоком воздуха при Р=10 н(сл4л. Определить значение коэффициента теплоотдачи для первого, второго н третьего рядов труб и среднее значение коэффициента теплоотдачи для всего пучка труб, если внешний диаметр труб д=30 мл4, средняя температура воздуха, омывающего трубы, ((=200'С, средняя скорость воздуха в узком сечении !в=20 м(сек. Реш е пи е, Определяющая температура — (0 Значения физических параметров воздуха при ( =2004С: 4=36,85 10 ' м'(сек; 56 Диаметр трубок радиатора д=б мм, длина трубок а=350 мм. Давление воздуха Р=-10 н(см'.
!(оэффициент теплоотдачи от воды к трубкам принять равным а,=2320 вт(м' град. Решение. При определении общей поверхности нагрева исполь- зуется задача о плоской степке (см. рис. 2 — 2, формулы 2 — 2; 2 — 3). Величина термического сопротивления стальной стенки пренебрежимо мала по сравнению с термическими сопротивлениями теплоотдачи и мо- 5 жег быть принята равной нулю: — =О, значение см задано; следова- Л тельно, для определения коэффициента теплонередачи (( надо вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи от воздуха к стенке трубки радиатора а,, Определяющая температура ( =-25'С, Физические параметры воз- духа, соответствующие ( =25": ~=15,53.10 ' м'(сек; 1=2,6510 ' вт(м.град !см, Приложения, табл, 3) Для выбора критериального уравнения вычисляем значение крите- рия Рсйнольдса, 1= — 3,93 10 ' вт/м град (см, Приложения, табл,3). мв 20 003 ..
-. Определяем значение критерия /се Яг1=-- := — '-, †,"==1,?2.104. 34,85 10 При значениях, Яг,=2 10'-: 2 10' значение Л/и,. может быть вычислено по уравнению (3 — 25): Л!и =0,21 (1,72 1О')"5=118,9 =119 Отсюда коэффициент теплоотдачи третьего и последующего рядов труб равен: 003 =156 вт/м 'град 7Ви1Х 119,6 3,93 10 ' для первого ряда труб (см. уравнение 3 — 28) х~ = 0,6 а!и — — 0,6 156 = 93,6 вт м'.град; для второго ряда труб (см.
уравнение 3 — 21) пп = 0,9аш = — 0,9 156 = 140 вт/мг град. Средний коэффициент теплоотдачи всего пучка труо 93,6+ 140+6 156 а„„= — ' —.—.--.-. =-146 вт/мг град. 8 Задача № 3 — 1О. Как изменится средний коэффициент тсплоотдачи пучка труб, если для условий задачи № 3 — 9 трубы будут расположены не в коридорном, а в шахматном порядке. Р е ш е н и е. При шахматном расположении труб может быть использовано критериальное уравнение (3 — 27): Л'аг 0 37(1 72.104)ол 128,6. Коэффициент теплоотдачи для третьего и последующих рядов труб: !Уи!Х 198 6.3 93.10-2 ап! =- — = ' -' — = 169 вт/лр град; и 003 для первого ряда труб по уравнению (3 — 28) а! =- О,бап!.' а! = 0,6 169 = 101 вт/мг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
