Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Задаемся 1 »=50'С, тогда /яР = 0 5 (/жг + /ж») = 0 5 (30+ 50) = 40' С н /г = 0 5 (/о+ /ж) = 0,5 (80 + 40) = 60' С. Прн втой температуре ()г — — 5,11 !О « К г! ч„ = 0,478 1О-зма/с; Ргг 2 98' («Р Ь вЂ” РР, — » — Р,— (/с — 1 ) а» чз г (80 — 40) (16 !0 — з)з 9 81,5 !!.!О-« 2 98 — 1 07.!ОР > 8.10» (0,478 !Π— «)з Режим течения вязкостио-гравитационный.
При вязкостно гравитационном режиме течения в вертикальных трубах и совпадении направлений вынужденной и свободной нонвекций у стенки (охлаждение жидкости и течение сверху вниз или оагревапие и тс(сопс снизу вверх) для росчего срслксй тсплоотдачн можно вогпользопаться следующей фар вулой (15(( (! О,з (! '!о,!з Хне - 0,35 [Рог — ) !(С(грг)г — ), (5-5) где коьффкпнепт ссп.,о(нлш(н о(несси к Па щльной равности температур гв -г, ц Пс ! () (4~ — Огг - 8[)г !с 1;и( т г юб Рог -" !ж -'=0 5(!пц+ !и(в). "г Индексы вс» н вг» озпачоюг, что соответствующие физические своггстоа выбпракпся по температуре степки ! к !( —.-05(!в+!»). Формула (5-о) справедлива при 1(с(,(2300( (( Ре„— ) ~ Ре„— ю 1!О; 20 ~( — ю 130; 8.!Ов ~( (С(Р()(«а 4 !О'. Здесь зсю(:цоыщсскчс »па (ение '(псла Пекле д (ч [Ре(,— ) - 1,5[(!грг — ) ! (в( *, ! *г В рассмагровосмо:( случае чри 1, =60'С п(=1,6.10-' мв)с; прг( !в — 80(С т»=0635 Вт((х! С); прн !((=40(С р( =992 кг(мв.
Средняя скорость течения воды 46 4 1,61 10-в п()вР(о 3 14 (16.10 — в)в 992 ь( в8 Н 0.08!.!6 10 — в !6 10-в Рог - . —— 108; ! аг ! ! 6 10 г . 1,2 (! 16. !О-в (СгРг)г — - 1,07 !О', —.- 1,43 !О", 1,2 (Ре„— 1 = 1,5 (1,43 ° 1О')о -'.:: 29. ! )в( Так как осе кр(перли паходятсн в указанных вьппе прслелах, то форм)ла (5.5) применима. Число Хне.— — 0 35 (108) 'з (1,43-10в) '(о = 12 2. Коэфф(щнспт теплоотдачн )" с О, 635 св -- Хцс — — — !2,2 * =- 482 Вт/(мв 'С).
!6 !О-в Количество передаваемой теплоты 17 =. а (!с — 1„() и()! = 482 (80 — ЗО) п!6 10 — '1,2 =. ! 450 Вт. Проверка принятого значения тев(псратуры воды иа выходе пз трубы: — .= 30+ == 30 + 21,5 = 51,5' С, !450 Оср(и 1,6! 10-в.4174 где теплоемкость поды выбрана про ! =40' С: срж —— 4!74 Лж((кг'С). Током образом, в результате первого приближении 1„»=51,5'С. Задавшись для второго приближения 1,,=52'С, получим ! =05(!(„,+1„„)=41'С н 1,=05(1,+1„)=605'С.
Совпадение до. статочно хорошее н дальнейших пересчетов делать не нужно. 5-25, Как изменятся колячество передаваеиой теплоты и тем- пература воды на выходе пз теплообменннка оусловоях задачн 5-24, если вола будет лвигаться не снизу вверх, а сверху вниз, а все остальные условия останутся без изменен((йр Ответ 0=1860 Вт; 1„»=57,6'С, т. е, ГЗ увеличится примерно иа 28')в. Указание. Как п в задаче 5-24, режим течения вязкостно- гравитационный. При вязкостпо-гравитационном ревкоме тече(шя в вертикальных трубах и противоположном направлении вынужденной н свободной коивекций у стенки (охлаждение нн(дкости и течение снизу вверх плц нагревание и течение сверху онпз) для расчета средней тепло- отдачи мегино воспользоваться следующей формулой [15): Хц = 0,037 Ве~ "зт Рго'в ~ — ), (5-6) где прц нагрсаопнп и= — 0,11; прп охлаждении и= — 0,25.
а = —; !ж.— -0,5(!им+!па) ° !с !в( Формула (5.6) справедлива прн 250 ( йеж ~ 2 10в' ! 5 10в ~ (ОгРг)г .Ю 12.! Ов. Так как в рассматриваемой задаче среднеарифметическое зна. чепце температуры воды 1„неизвестно, то можно задаться темпе- ратурой воды иа выходе !»в и провести расчет методом последо- вательных приближений. 5-26. Как изменятся количество передаваемой теплоты и тем- пература воды на выходе гч,в в условиях задачи 5.24, если трубы теплообмеинока расположены горизонтально, а псе остальные ус. ловия останутся без изменений? Сравнить ответы к задачам 5-24- 5-26.
Ответ (г = 2300 Вт; !жв = 64,2' С. Результаты расчетов для задач 5-24 — 5-26 приведены в таблице. 6 — 133 81 В«о«нное неон«оленке омнужденной н естеотоенноа «о«ее«дне Е, вт М задачи 5. 24 5-25 5-26 Совпадение направлений Противоположные направления Течение в горизонтальной трубе ! 450 1860 2300 52 57,6 64,2 5-27. В вертикальном водаподагревателе вода, ниеюшая температуру на входе 1)н) 10'С, течет снизу вверх по трубам диаметром )(=. 24 мм. Температура стенок труб пал«чсрм)ивается равной 1,= 140' С. Какой длины должны бить- трубы подогревателя, чтобы при расходе воды через одну трубу 6=90 кг/ч температу. ра воды на выходе была /н„ =?О' С.
Ответ 1=0,75 м. Решение Число Рейнольдса пди 1ж=05(1)н)+1«)з) =0,5(!0+70) =40 С; )зн)=653Х10 е Па ° с; сскундном расходе воды 0=90/3600=0,025 кг/с Йеж — — — 2030 < 2300. 46 4 0,025 , п)(Рж 3 !4.24 10 з 653 10 н Течение ламинарное. При 1„=05(1,+/ж)=05(140+40)=90'С; (1«=695!О ' К ' ч, = 0,326. 1 О-» м'/с; и; = 1,68 10 — ' из/с; Рг„= 1,95 (/с — гж) ор (ОгРг), = п8г Ргг = 100 (24 10 — ')з = 9 81 6 95 !О-е 1 95 = ! 74.10н ~ 8 !Ое (О, 326. 1Π— е)н ,1 )о,з г е/ !о,)н !час = 0,35 (Ре„— ~ ~(ОгРг)г — ~ В «тач >равнении дна неизвестных: и и !.
В качестве второго уравнения используем уравнение теплового баланса О = Осрж (/н)з — /жз) = и (/с — 1«п) пд/. Подставив известные значения величин в уравнение для тепло- отдачи, получим: при 1„=40' С р„=992 кг/м'; ср«=41?4 Дж/(кг 'С); при = 140' С до=О 685 Вт/(м 'С), тогда: Режим движения вязкостно-гравитационный, н для случае совпадения вынужденной и свободной конвекций у стенки расчет теплаотда)н проводим по формуле (5-5): шЫ 4О -г— пг п)(ри) и„ 4.0,025 3 14,24.10-з.992,1 68.10 т а = й 0,35 (Ре )о'з(Огрг)а')аб о зз 1 а на = 0 685 0 35 (7950)о.з (1 74 10е)а,)а (24 10 з)-о,зз/ о,еа =7451~ ез (а) Подставив нзвестныс значения величин в уравнение теплового баланса, получим; о (), — ) ) 0,02) ))«)))о — )о) б«з и" (/с — /жт)! 3 !4'24'!О з(140 — 10) 1 1 Решая совместно (а) и (б), находим: 638 /а"з = — = 0,857, 745 откуда 1=0,75 м.
Проверяем применимость фориулы (5-5): 1 0,75 е( 1 = 31,3; Ре„— = 7950 — = 253 )( 2410 — з ' ' 1 31,3 (-~- ~ ~-( )= Ре, — /! ж 1,5 1(ОгРг)„— ~ = 1,5 (1,74.10а — ) 73 Так как 1 / т(! Ы 20 ж — < 130 и (Рег †/! < Рег — < 1!00, И ас то формула, по которой проведен расчет, применима. 5-28. Какой длины необходимо выполнить трубы горизонтального теплообменного аппарата, в кочаром вода должна нагреваться от температуры 1 )=5'С до /нз=-55'С, если диаметр труб, яо которым движется вода, б=!8 мм, температура стенок труб 1о=70'С и расход волы через каждую трубу составляет О= =72 кг/ч. Ответ 1- — 2м.
5-29. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки трубки конденсатора паротурбинной устзновки к охлаждающей воде, если средняя по длине температура стенки 1, =28' С, внутренний диа. метр трубки )(= 16 мм, температуры воды на входе н выходе из трубки равны соответственно 1«з = 10' С и 1нз=18' С н средняя скорость воды в=2 м/с. Онределнть также количество передаваемой теплоты и длину трубки. 83 з аД!лис! зо ! 40 зо ж ! во го 1,23 1,17 1,13 1,07 1,03 1 !8 1 !3 ! 10 1 05 1 02 1,13 1,!О 1,08 1,04 1,02 1,10 1,08 1,06 1,03 1,02 1 ° 10« 2 !О' 5 10« 1 ° 10» 1,50 1 „34 1,40 1,27 1,27 1,18 1,22 1,15 1,65 1,51 1,34 1,28 — Веж Ргпс Хпис —. 12,7 ~уг — ~Рг„.,с ( Рис )" (5.8) 1) +1,07 Ответ а = 734ОВт/(ми 'С); сс — 13,5кВт; ! = 2,7м. Решение Так как заданы температуры гин и ! з, то число )(е можно определить по среднеарифметическоЙ температуре жидкости г:к — 0 5(!игу+ !сиз) — -' О 5 (10+ 18) '= 14 С.
Прп этой температуре иж — — 1,!8 10-' мз/с и юс1 2 !6 !Π— з Кази =- = = 2,71 1О' >!.!О", о»с: 1 18, !О.-« Резким движения турбулентный. Расчет теплоотдачи при турбулентном режнмс течения в трубах и каналах несжимаемой гкидкостп с шсламп Рг>0,7 можно производить по следуюиге!ч формуле (13]: Рго / где индексы «ж» н «с» означают, что фзгзическис свойства жидко. гти выбираются соответственно по средисарнфмстпчсскон темпера.
~уре ди и температуре стопки !,; Гзссз - !жз а —. —; Д!И -с Д!зс !о Гиц 1п го'- !жз еч — попранка иа начальный участок; при !/с(>50 аз=1. Значения ас приведены в следующей таблице: При значениях !!еп,> 1 !Оз яли Рг и>5 более точные результаты дает формула (18] Лии гззои попри»ко, учитысзспоигис ппикйис Зжмспсиии йизичсскич п,за и. °; ~ «фо! . У.«га-т! !З.зу, (Ргж/Рго) (И уио)сс» ы ! 'и и ч, Ом Фо!' у у Ю зэ! ° где $= (1,82 !5 Ве — 1,64)-' — коэффициент сопротивления трения при изотермическом турбулентном течении жндкостм в гладких трубах.
Прн нагревании жидкости л=0,11, при ее охлаждении и= 0,25. Расчет для данной задачи проводим по формуле (5.7). При !ж=14'С для воды Рг .=85; Хм=0584 Вт/(м 'С); Рж= =999 кг/м'! срж — — 4,187 кЛж/(кг.'С). П(зп !с = 28 С Рго =5,7. Тас как длина трубы неизвестна, то для первого приближения поправку на начальный участок принимаем вс=1.
Подставив известные значения величии в формулу (5.7) дом: о ю У8 бто,ии Кмж =0,92! (2 7! Р34)и,а(8 5)о,чз~ — ~ ' =-201 'т5,7, Ко»ффициент теплоотдачи йж 0,584 а = Хизк ~ = 201 — ' —. 7320 Вт/(мз 'С) . !6 10 Расход воды'через трубку пс(и 3 14(16 !О з) о мрж 2'999 †... 0,403 кг/с. 4 4 Количество передаваемой тсплоты !',) = бирж(!жи !жт) =-0 403'4 187,(18 — 10) =-13,5 кВт, Длина трубы где среднелогарифмический температурный напор !и,— !з„т 18 — !О !3 7оС Дгл .—- !с — !жз 28 10 1п 2,3 15 !о — !жи 28 — 18 и 13 500 ! —.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
