Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 16
Текст из файла (страница 16)
При гж —— 20'С Ргж= 7,02; пж — — - !004 !О " Па с; аж --.-. 0,599 Вт/(м 'С); рж =- 998 кг/мз; срж —— 4187 Дж/(кг 'С) . При 1с=.-50'С р»=.549 1О л Па с, 5 =(1,82 !п((еж — 1,64) = [! 82 !О (3 42.10 ) — 1 64) - =О 0141; — Ке Рг с !2,7 « ь [Рг, — !) +1,07 8 где при нагревании п=0,11; следовательно, 0,0!41 — 3,42 101 7,02 8 ['1004 а.«! р(пж— ! )' =!800 '0,0141'о з 1 549, 12,7 ~ — ') (7,02з/з — 1) + 1,07 8 и коэффнцвент теплоотдачи с»л 0,599 «« М~ж = 1800 :з =- 28 400 Вт/(м« 'С), 38 !О Длину трубы определяем нз уравнения теплового баланса Я = с«(/с /ж) и'11 = барж (1ж«1~«) Расход воды н количество ~сипоты, воспринимаемой водой, равны: н«Р 3,!4(38 10 ) б = рж«с — = 998.9 ' = 1О, 15 кг/с; 4 4 «9 = барж (1 — 1 «) = ! О, ! 5 4187 8 = 34 ! кВт, тогда 3,4! 104 1 — ' — 3,35 и.
'«(гс — гж) г««1 2,84 !О (50 — 20) 3,14 38 !О 5-42, Б теплообменном устройстве вода должна подводить теплоту в количестве Я=4бО кВт. Вода движется по прямой трубе внутренним диаметром и=50 мм Температура анутревней поверхности трубы поддерживается равной 20' С. Расход воды С= !! кг/с, а ее температура на входе в трубу 1 «=75' С. Определять необходимую длину трубы. Ответ 1= 3,! м. 5-43. Определить значения коэффициента теплоотдачн и плотности теплового потока на внутренней понерхности трубы диаметром с«=12 мм, па которой движется вода со скоростью ю=6,5 м/с, если средняя температура воды 1 =!60'С, а температура внутренней поверхности трубы 1, поддерживается равной 185'С. Ответ а = 4 10« Вт/(м«.'С); 4 = ! 10' Вт/м«.
5-44. С какой скоростью следует прокачивать воду, имевшую средшою арифметвческую температуру 1 =150'С, по трубе диаметром «1=20 мм и длиной 1=23 м, чтобы при турбулентном режиме течения и температуре внутренней поверхности трубы 1, = 170' С налнчества отводимой теплоты равнклось 9 кВт. Определ«мь также температуры воды на входе н выходе из трубы. Примечая-ие. При расчете учесть, что коэффициент теплоотдачп в формуле (5-7) отнесен к среднелогарифмнческой разности температур между стенной и жидкостью. Ответ ю =- 0,36 м/с; гж,.
— -140 С' 1ж« =. !60»С. Решение Найдем необходимое значение коэффициента теплоотдачн, приняв в первом приблажении, что 51»= (1» — гж): 9000 — 3100 Вт/(мз.'С). н«11(1с гж) 3 14 2'10 З'2 3(170 150) Прп 1»=150'С чж=0 202 !О с и'/с; рж = 9! 7 кг/м'; Хж = 0,685 Вт/(м'С); срж 4313 Дж/(кг 'С); Ргж = 1,!7.
При 1»=170'С Ргс=1,05. Определяем значение числа Хп и необходимое значение числа Рейнольдса по формуле (5-7): сЫ 3100 2.!О !)пж= = = 90 5' лж 0 685 Яе са "!" ж 90,5 „— 3930, 0,021 Рг '.* ~ — [ 0,021(1,17) ' ж сг /Ргж 1о'за с,лз Л 17(о'т ~ Ргс,[ ' ' [,1,05,) откуда Реж = 3,1! 10'. Онрсделнсм н первом приближении требуемую скорость воды: сж 0 202 10 †' ю = )(е — = 3,!! !О' = 0,314 и/с.
2 !О Расход воды нба 3,14(2.10-')' О=ржю — =917 О,З!4 ' =0,0903 кг/с 4 ' 4 и перепал температур по ллпне трубы «7 Оооо 51 = — = -- 23" С. Ослж О, 0903 4313 Следов:пельно, начальная и конечная температуры водь«равны; /ж» =гж — О 551 =!50 11 5 =.138 5 С' 1»к» = — 1»я+0,551 -!50+11,5:--!61,5'С. Срслнелогарифмическан разнос»ь темпера«ур /жз /ан 23 -.:!7,6" С. /с — 1яп 31,5 2,3!8 ' ' 2,3!8 — ' /с — 1 на 8 5 Производим второе приближение, прш»яв 51,,=!7,6" С.
9000 и —:,, =. 3530 Вт/(мэ 'С); 3,14 2 10= 2,3 17,6 З5ЗО Ре»'. = 3930 = 4470; 3100 Йе»« —. 3,66 10'1 и» =. 0,37 м/с, о .. — О,!06 кг/с; 51 = 19,7 С, тогда 1ви -- !40,2; /ж» =' ! 59,8' С и б/л =-. ! 8, 2 ' С. В тре»ьем приближении принимает» Л!ь= !82*С; а= =.3420 ВтПм "С); Йе;„=3,55 10» я ы=0,36 м/с. Прн этом 61=20'С; 1,;=140'С; 1»»=-!60'С н 51»»=.!82'С, мо совпадает с раисе пр»»нятыь» значением.
5-45. Вода с температурой 1»„=30'С поступает в трубу диаметром»1=!2 мм и длиной 1=2,2 м. Определить теьпщратуру воды иа выходе из трубы, если известно, что расход воды 6=0,083 кг/с и температура внутренней попер«ною'п труоы 1» =-60" С Ответ Решение Для рас«сга тсплооглачи необходимо знать грел»пою по дание тр)бы темпера»уру я«и/о«ости Так как температура воды на пыходе из трубы неизвестна, то задачу решаем ыстодом послелопательных приближений.
Задаемся температурой воды па выходе нз трубы 1ж»=-40' С, '«осла 1» =05(1»» «.ь1ж») =0,5(30+40) =35 С. При этой температуре рж=7,28 10 — » Па ° с; Ке»»« -. — = 12 100 10». 4 8,3.!0' 'з нз»я«3,!4 1,2.10 э 7,28.10 Р«жнч ле»окщ«ия возы турбулсптпыи. Прн 1;:=35' С )с.=-0626 Б«/(м» ' С); Рг', .=4 85', прп 1» =6«)'С Рг„=з,оо. Подставив найденные значения величин в формулу (5 7). найдем значения числа Ииж и коэффициента теплоотдачн: Ип = 0,021 Ве Рг о,а о,»з /Ргн»тода гс =0 021(1 21 !0)щв(4 85)о "з( — ') 86 (3,00/ Х>к 0,626 «х = 5)иж †.
— 86 ' э = 4490 Вт/(м-'.'С). «1 1,2 10 Температуру воды на выходе находим из уравнения теплового баланса: аб/л и«/1 =- Вся»н (/н«ь /ж») ° Ушгывая что /жэ /ж» 51»« —.. /с /ж» 2,3 18 /с /жэ полу»ась ип»/1 18 (/с /ны) !Я (/с /н«») 2,3 Осли« 4490 3,14 1,2 10 з.2,2 !а (6Π— 1 ) = !и (60 — ЗО)— 2,3 0,083 4187 откупа /жз= 497' С, В качестве второго приближения задаемся 1»=50'С, иногда /ж — — 40'С; р,и — — 6,54 ° 10» Па с; лж — — 0,634 Вт/(м 'С); Рг„« — — 4,30; Кеи» вЂ” — !3500; Хиж —— 87 и а = 4600 Вт/(мэ 'С).
Температура воды на выходе (второе приближение) !а (60 — 1ж,):= !а (60 — 30)— 4600 3,!4 1,2 10 з 2,2 2,3 0,083 4187 1»нэ = 50' С, 5-46. Теплообмеиный аппарат выполнен из параллельно включенных прямых труб диаметром «1=18 мм п ллниой 1=22 м, внутри которых движется греющая вода (рис. 5-7). Число труб п=зо. Общий расход воды 6=2,4 1О' кг/ч, Температура воды на входе в аппарат 1ж» =90' С. Определить количество теплоты, отдаваемой волой, если температура внутренней поверхности труб 1» =50' С.
Ответ »3 ††- 558 кВт. 5-47. По каналу тепловыдсляющего элемента ядерного реактора движется вода под давлением р=8 МПа. Диаметр канала»1 8мм 93 и его каина 1=-2,5 м. Расход воды 6=-0,12 кг/с. Температура воды на входе в капая 1ж~ =190'С. Определить температуры воды и внутренней поверхности канала иа выходе 1„з и 1;з, если приближенно принять плотность теплового потока иа стенке постоЯнной по длине капала и Равной йр = =620 кВт/и' Г! р и м е ч а и и е.
При рассматриваемых давлениях и температурах следует учитывать зависимость тсплоемкости волы от температуры и давления. Поэтому температуру волы иа аыходс нужно опредсяять по нзмепешпо зптэльппи воды по длине канала: бс ™ /э =11+ —, кДж/кг. О Ответ 1жз = 260'С' 1сз = 285' С. 5.48. Температура и "с давление воды иа входе в капал ядераого реактора 1ж~ =-180' С, р=10 МПа.
— Канал имеет круглое попе- — речнос сечеяие анутреииии м — диаметром г(=6 мм и длину 1=3 м. Какой расход воды иеобходимо обеспечит~, чтобы температура степки канала па выходе была на 20' С нике температуры насыщепия при данном павлонии, если плотность тепяового потока на внутренней поверхности канала приближенно привять постоянной по длине и равной 4,=740 кйт/и'! П р им е ч э и и е, Для определев,я расхода воды необходимо рассчитать значение коэффициента те.щоотдэча н температуру воды на выходе нз капала аз и 1 з, которые в свою очередь зависят от расхода воды. Поэтому задачу можно реши~ь методом посяедова. тельных приближений, задаваясь скоростью движения воды в каза.
ле в пределах ш=-3-;6 м/с. Ответ О = 0,1 кг/с. 5-49. В эксперямеитальиой установке для иссяедоваиия тепло- отдачи при турбулентном режиме течения по трубке из нержавеющей стали диаметром й=5 мм в толщиной 6.=0,5 мм днижется вода. Трубка обогревается пропускаемым через иее электрическим током, и вся теплота, выдеяяемяя в стенке, отводятся через аиутрсииюю поверхность к поде. Определить зиачсипе коэффнщглп а тсплоотдачи от внутренней поверхиостп трубки к поле а„„ Вт/(мз.'С), па расстоянии 1=600 мм от входа, если пз опыта пояучеиы следующие данные: сила тока, проходящего по трубке, /=-400 А; расход воды 6=-03 кг/с; давле.
аие, под которым находится вола, р=16 МПа; температура воды иа входе з трубку г,ю =300" С; температура наружной поверхности труб. ки па расстоянии 1=600 мм от входа /ма=350 С. При расчете принять удельное электрическое сояротивление и коэффициент теплопроводиости стали постояииыми и равными соответствеиио; р 0,85 Ом мм'/м, 1=198 Вт/(и 'С). Ответ ао„- — 48500 Вг/(мз 'С). 5-50.
Определить ошибку в расчете сс по опытным даниым в условиях задачи 5-49, если а) ие учитывать перепад температур по золщиие стенки опытной трубки и б) если коэффициент теплопроводности материала трубки завышеи ва 10э/р, т. е, принято Х= =21,8 Вт/(м 'С). Сравнить полученное из опыта зиачеиие арр с результатами расчета по формуле (5-7) ар. Ответ а) а=30 000 Вт/(и"С); ошибка равна 38Р/р. б) а=45600 ВтДмз 'С); ошибка равна бе/э. ар —— 50300 Вт/(мз С); расхождение на 3,7'$.
5-5!. По каналу квадратного сечения, сторона которого а=)Омм и длина 1=1600 мм, протекает вода со скоростью ш 4 м/с. Вычис. лить коэффициент тепяоотдачи от стенки канала к воде, если средняя по длине температура воды 1 =40'С, а температура внутренней поверхности канала /р =90' С. Ответ а = 20 300 Вт/(и"С), Решение При средней температуре /ж 41г С физические свойства воды равны соответствеиио: чж=0,659 10-а м'/с; Еж=0,634 Вт/(и 'С); Ргж =4,3. При !с=90'С Ргр=!,95. Эквивалентный диаметр кэяала 4/ 4а' бэ = — = — = п = 0,0! м, и 4а где / — площадь поперечного сечения капала, м'! и — периметр канала, м. Число Рейнольдса шбэ 4 0,0! Веж = — э = = 6,07 10а .э !Оа. ъж 0,659 !О Режим движения турбулентный. Для жидкостей с числами Ргум0,7 теплоотдана при турбулентном течении в каналах иекруглого сечения может быть приближенно рассчитана по формуле (5-7) с введением в качестве определяющего размера зквивалеятного диаметра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
