Задачник по термодинамике (555278), страница 40
Текст из файла (страница 40)
По формуле Петухова (Чп„,= 0,037 Ке~~ ~~ Рг,',,4 (р /р )-~,ы =0,037 540" " 63,6" (0,230/0,853! ' " = 4,50, где Рг рс/Л= 0,853 1О-' 2514/0,337 =63,6, тогда а =(чп.„, (Л/б) = 4,50 (0,337/0,032) = 47,4 Вт/(м' К). !5.6. Определить козффициент теплоотдачи от стенок трубок конденсатора к охлаждающей воде. Внутренний д ь аметр трубок 25 мм, а длина 2,5 м. Скорость движения воды О,!5 мlс, средняя массовая температура ьоды 3!3 К.
15.7. По трубке диаметром 6 мм протекает вода со скоростью 0,4 м,'с, Температура стенки Т„=- 323 К. Определить длину трубки, если температура воды на входе равна 283 К, а на выходе 293 К. 15.8. Оценить относительную эффективность теплоотдачи в круглом длинном канале при ламинарном течении теплоносителя в случаях 0а, =- сопя! и Т,т = сопя! прн прочих равных условиях. !5.9. Оценить относительную зффективность теплоотдачи каналов круглого и квадратного сечения прн ламинар.
ном режиме течения жидкости в случае д = сопя. 15.10. Определить козффнциент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки конденсатора паротурбппнои установки к охлаждающей воде, количество передаваемой теплоты и длину трубки, если средняя по длине температура стенки Ттт = 301 К, внутренний диаметр трубки 8 — — 16 мм, температуры воды па входе и выходе из трубки равны Т'-- =- 283 К и Т"„— — 29! К, соответственно и средняя скорость воды гс == 2 м/с. Решение. Ттрр- — (Т„'+Т"„) =0,5(283-'; 291) 287 К; т = 1,18 10-' м'/с; Кеа, = а!с(/т =-2 1О-а/(1,18 !О-т) = .= 27 ! 00 2 ! 0', следовательно, течение туроулептное; Рта, —.= 8,5, ).
=- 0,584 Вт/(м. К); р = 999 кг/м"; ср = = 4,!87 КД?к/(кг. К). При Т„=- 30! К Рг„=5,7; Хц„, =0,021 Ке„' Рг,'„"(Рг„,/Рг„)" "= ==0,021 27100" 8,5'" (8,5/5,7)'''=!94; са =-Мцж )тг( =!94 0584/(16.10 ') = 708 кВт/(м'К); 6 = н7рти(т/4 =-2 999 3,14,1,6 10-")т/4:=0 403 кг/с; (,! — тСаср(ТЖ вЂ” Т))= — 0,403 4,18/ 8=!3,5 кВт; «Тат — т ) (7 ат — Т,„) !и 1(Та.т — Т" )/(Трт — Т' В (30 ! — 29 ! ) — (301 — 283) — !3,7К; (и !(30! — 29!1/(30! — 233) ! )=ф(ибТгг(()=13500/(7320 !3,7 3,14 16 1О ')=-2,77 м.
0 заа, 7776 226 15.11. По трубе диаметром с( = 14 мм и длиной 900 мм течет ртуть со скоростью ш — -= 2,5 м/с. Средняя температура ртути Т„, = 523 К. Определить количество теплоты, переносимое от ртути к стенке трубы в единицу времени, если средняя температура стенки Т„= 423 К. 15.12. Для теплообменного устройства, поперечный разрез которого изображен на рис. 15.4, требуется определить коэффициент теплоотдачи от горячего воздуха, протекающего по коробу квадратного сечения со стороной й = =- 500 л~м, к внешней поверхности труб, по которым проте. кает вода. Внешний диаметр труб д = 75 мм.
СредФ няя по длине температура воздуха в устройстве ф- ()у Тсл = 873 К, длина уст- ройства / = 4 м, средняя О скорость воздуха ш = л =!8 м/с, Расстояниемежду осями труб з, = з, = =. 150 мм. Ряс. !54 15.!3. Определить коэф- фициент теплоотдачи при течении жидкометаллического теплоносителя (2556 Ха + + 75',1 К) по трубе диаметром 30 мм со скоростью ш =- = 5 м/с. Средняя температура теп оносителя 6?3 К.
Решение. При 673 К р =-775 кг/м', с = =1002 Дж/(кг. К); Д = 22,1 Вт/(м. К); Хи = 7 Ь0,025 (нх/рс/Х)с л =- 7+0,025 (0,03-5 1002 х х 775/22,1)с' = 30,86; сс =- Мн ?./4( =- 30. 86 22, 1,'0,03--- 22,15 кВт/(м' К). 15.14. По трубке с внутренним диаметром 8 мм, длиной ! 50с! протекает вода со скоростью ш — — 1,2 м/с. С наружной стороны трубка обогревается так, что температура ее внутренней поверхности Т„= 363 К, вода нагревается от Т' „, = 288 К на входе до Т,„" = 318 К на выходе из трубки. Определить коэффициент сопротивления трения, 15.15. Определить интенсивность теплоотдачи от внутренней поверхности труб нагревателя к воздуху, движущемуся в трубах со скоростью 50 м/с.
Температура воздуха на входе в нагреватель 283 К, а на выходе из него 363 К. Внутренний диаметр труб 20 мм. Температура внутренней поверхности труб 393 К. Считать, что статическое давление воздуха в трубе равно 0,1 МПа. 226 15.16. Определить интенсивность теплоотдачи от внутренней поверхности труб нагревателя, предназначенного для подогрева 12%-ного водного раствора серной кислоты. Плотность раствора 1,36 г/см'. Раствор подогревается от 323 до 329 К насьцценным паром с давлением 0,3 МПа (Т = 406 К).
11одача аппарата 190 м'/ч, число трубок с внутренним диаметром 24 мм равно !00. Р е и е н и е. Г!рп средней температуре раствора 323 К р = 785 ° !О-а Па с; и = 1,36 ° 10' кг/м'; с =3,142 кДж/(кг К); ). = 0,582 Вт/(м. К). Скорость течения раствора в трубках О/в 1~ 190 — 1,17 м/с: (ягн/4) и 3600 (я 0,24"/4) 100 3000 (хе = н4х(/р = 1,17 1360 0,024/785 10-' = 48 650 ) 104, следовательно, режим течения турбулентный„ Рг = рс/), = 785 10 " 3!42/0,582 = 4,24; Хп=-0,023 йе"' Рг" (Рг/Рг„,)' " =0 023 48650' 'х ч 4 24о,~ (4 24/3 10), е 230.
а = !чпЛ/4( 230 0,582/0,024 = 5,58 кВт/(м' К). 15.17. Из опыта известно, что процесс теплоотдачи при ламинарном течении несжимаемой жидкости с постоянными физическими свойствами на основном участке круглой трубы определяется следуюшими восемью размерными величинами: в — средней по сечению трубы скоростью; р— плотностью жидкости; Н вЂ” диаметром трубы; р, Х и с— вязкостью, теплопроводностью и массовой теплоемкостью жидкости; фб7' — подъемной силой, отнесенной к единице массы жидкости, н а — коэффициентом теплоотдачи. Приняв за основные величины длину, время, массу и температуру, составить безразмерные компленсы, характернзуюгцие явление, и определить их число. 15.18.
При ламинарном стабилизированном течении жидкости в трубе на участке длиной 1 падение давления определяется формулой Ьр = 128(4М,!/(прй'), где М, — массо; вый расход жидкости. Представить эту зависимость в критериальной форме. 15.19. При турбулентном стабилизированном течении жидкости в трубе на участке длиной 1 падение давления определяется формулой Лр = 0,158214Мт/(пг(4) Рг' нчх'/44( — 4/41. вФ 222 где 64в — массовый расход жидкости, а го — средняя по сечению скорость. Представить эту зависимость в крнтериальной форме.
9 15.2. Теплообмен при внешнем обтекании тел !5.20. Для расчета теплоотдачн от длинного кругового цилиндра к потоку, направленному по нормали к осн цилиндра, существуют различные формулы. Так, например, в рассматриваемых условиях коэффициент теплоотдачн мажет быть рассчитан по формуле Эккерта (251: гв'и С йе'". (!5.!) Значения С н т для случая обтекания цилиндра воздухом следующие: ке...
0,4...4 4 ..40 40 .,4000 4000 ..40000 40000...400000 С . .. 0,891 0.821 0,616 0,174 0,0239 яь . О 330 0,386 0,466 0,618 0,806 По данным А. А. Жукаускаса 15): О 5 й,в,ь Ргв,вв(рг /р. )в,вь 1Оь (15 2) Хо,„=0,25 йе,'„' Рг'„в'(Рг „/Рг„)' " при 10' < йев, С 2:1О'; (! 5.3) Мн,„0,023йе„" Рг'„г" (Ргж/Рг„)'" при 3 104~ <йе < 2 (О', (15.4) Критерии подобия в этих формулах построены по диаметру цилиндра и скорости невозмущениого набегающего потока. В формуле (15,1) в качестве определяющей выбрана средняя температура 0,5 (Т,„ + Т„), а в формулах (15.2)... (15.4) — температура набегающего потока Т„,. Соотношения (15.2)...
(15.4) относятся к капельным жидкостям. Для газов, где Рг „,. ж Рг„, поправку (Рг / /Ргв,)е 44 следует опустить. Если требуется высокая точность расчета, следует иметь в виду, что параметры, рассчитанные по критериальным зависимостям различных авторов, могут существенно различаться. Для того чтобы убедиться в этом, сравните средние по поверхности цилиндра коэффициенты теплоотдачи, рассчигянные по формулам (15.2) ... (15.4) и (15.1), и„, иеьв соответ- 228 ственно, предполагая, что цилиндрические поверхности диаметрами 5, 50 н 500 м обтекаются поперечным потоком воздуха, движущимся со скоростью 1 м?с. Температура воздуха равна 0'С, температура цилиндрических поверхностей 200'С. Чему равны наибольшее и наименьшее относительные отклонения а,, от а „, для приведенных выше диаметров цилиндрических поверхностей? !5.21.
Ртутный термометр, предназначенный для измерения температуры потока воздуха, движущегося в трубопроводе со скоростью ш —.- 0,5 ьнс, расположен под прямым углом к направлению потока. Средняя температура воздуха.в трубопроводе ! --: 100' С, температура термометра вместе, где он проходит через стенку трубопровода, 1, = 30' С. Наружный диаметр термометра й = 20 мм, толщина стенок стеклянной трубки термометра б =- 2 мм, теплопроводность стекла ?.
= 0,96 Вт,'(м К) Сцепить поправку в показаниях термометра за счет отвода теплоты вдоль термометра, если глубина погружения термометра в поток ! = 50 мм. Р е ш е н и е. Ошибку в измерении температуры за счет отвода теплоты вдоль термометра можно оценить по формуле ~ж (~ !м га с'я (! Т/ала!я) где 1„, — температура чувствительной части термометра, 'С; а — коэффициент теплоотдачи от потока к термометру, Вт/(м' К); ~ — площадь поперечного сечения стенок термометра, м~.
Температуру термометра легко определить из приведенного выше соотношения, если известен коэффициент тепло- отдачи а. Для его определения воспользуемся формулами (15.2)... (15.4). При („, = 100' С физические свойства воздуха определяем по таблицам Приложения: ч =- 23,И 10 "мз?с; ? =- 0,0321 Вт/(м.К); Рг,„ = 0,688. Число Рейнольдса !?еч, = их(?т = 0,5.0,02/(23,13 10 ') =- 432,3. Дальнейший расчет ведем по формуле (15.2), предполагая, что Рг,„= Рг„: Мп =0,5 432,3" 0,588' "=9,0. Коэффициент теплооотдачи сс =- Л(ц„)./г( = 9 0,0321/0,02 = 14,48 Вт/(м'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
