Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 18
Текст из файла (страница 18)
чж 7,55.10 — а Режим течения турбулентный. Прн турбулентном течении чистых жидких металлов в трубах коэффициент теплоотдачи может быть вычислен по следующей формуле [!6) *: Хц! —.- 5+0,025 Ре 'а. (5-14) П сэу!ээ зэгрээээээыэ эээаэээ эетэээоэ и эрн ээээчэя лоэоэ«итель. ного «оэтэктэого ооэротэээоэоэ зэачэнэе коэффициента теэлоотлзчи енижа. ется и может быть змчнсэеэо по фориуле Ыо з,аоо.а!я Реа в ж ' эк 101 В рассматриваемом случае Реж =- Денс Ргж '=- 4 63 10з' ! 24 10 — 5750' Хпс„— — 5+ 0,025 (5750)о'" = 30,5; )ж 11 а = Хпзн .= 30 5 .=.
24 000 Вт/(мз.«С) 14 1О Плотность тспловога потока с/ = а (1ж — 1«) =- 2,4 10"(250 — 220) =- 7,2 10« Вт/и'-', Тспловой поток )7 ==с/ис/1 7,2 10 3,14.14 10 з 0,9 = 28,4 кВт. 5.60. В конт уре атолной энерсетнчсской установки поверхность нагрею! тсплообиеннаго устройства выполнена пз т уб пзмстроэс:-- мм п длиной 1=2400 мм. Ввугрп труб протекает натрий со грсдзсй температурой 1.„= 400" С и средней скоростью Опрслслнгь коэффициент тсплоотдачп о! натрия к стенке б .а тр! ы. а = 46 400 ВтДм' ' С) . 5-6!. Оп, .
ь ! ! рс,сс тить зси !спас ьозффпцпсптз топ тост!!а'сп в услоппи т жд.счп 5 60 сс сп по трубам зсплообмсниага устройства зчссто нзт рпк булат циркулировать литий плп сплав 2о«!'„Ка г75'"'.сз К. Ответ а~ ! --= 47400 Вгс(из '"'С); сс, сс —— -23 600 Вт/(чз 'С). 5-02. Б з .-ьгпсрпмеитальнай установке длп опрслс.!сипя топ.!опт.
дачи жпдкпх металлов по трубке диаметром с1=-12 мч и злппой 1=- =- ! м тсж т зпсмуг. Трубка обогрев.н*тся электр!я«оком пагрсззтслсм; плотпогт! теплового потока на стенке пастон!и!а па алоис трэбкн и рзвиа с)«.=6 1Оэ Вг/м'. Опрсдежсть температуру стенки на выходе пз !рубки, сслп температура висмута па входе 1«ас=ЗОО'С и его рзсхад О =2,2 кг,'с. Ответ /сз = 396'С. Решение Прн постокшшй плотности теп:юного потока нз ст«нкс температура висмута на и!ха)ге из трубки опрсдслнстсн пз уранисинн с/«,лс/1 /жз =.= /ж! + Ос Тсп.тости««!ать висмута иапо занпспт ог температуры; прп 1«:! = =300' С сз„,с=- !5! Дж/(кг 'С:). 1)олстзннн пзпсстпьн.
зпз'к пня осжжпп, паплсм 10а 91 800 3 630 105 000 10з 14 600 575 30 800 10а 3070 1130 31,3 10з 2310 91,3 19 000 1Оз 487 179 9.16 )(е Вода Воздух Натрий 10' 77,3 28,4 5,66 (Трп /ж=368' С физические свойства висмута саотхетственно равны: Ржз — — 15 10 з Па с; лсвз — — 14 Вт/(м 'С); орск, — — 151 Дж/(кг'С; Ргн«з = 1 62 10 з Число Рейнольдса на выходе из трубы 46 4-2,2 Йежз= = ' з э=!,56 10ьз> 10«; лс(риса 3,14.1,2 10 з 15 10 течение турбулентное, и расчет коэффициента теплоотдачи на выходе из трубы нелем па формуле (5-14): Ре,„, =- Вен!а Ргисз = 1 56'1Оз'1 62'1О з = 2530' Ыпжз = 5+0 025(2 53'1Оз)о'з = 18 2' а =)э)п — = 18,2 = 21200 Вт/(эса 'С). кжз 14 с( ' 12 РО з Температура стенки на выходе 1«з =' "жз+ = 368+ =- 368+ 28,3 =.
396,3'С. с/а 6 10'. мз 2,!2 1О' 5-63. Па трубхе внутренним лнаметром с1= 10 мм н длиной 1= = 1 м течет натрий. Трубка обогревается электрическим нагревателем; плотность теплового потока постоянка по длине н составляет 9« = ! 10' Вт,'и-". Температура натрии на входе в трубку 1««!=300' С. Какой кеобхалпмо обеспечить расход натрия, чтобы температура стенки трубки на выходе 1, не превышала 400' С? Ответ О з 0,3 кг/с. 5-64. Сравнить значения чисел Нуссельтз и коэффициентов тен. лаотдачи при турбулентном течении воды, воздуха и натрия в круг.
лой трубе в диапазоне чисел Рсйнольдса от 1О' до 1Оз, Сравнение провести при течении в трубе диаметром 20 мм; длк воды при температуре !и=20' С; длн воздуха при атмосферном дав. ленни и 1м= 100' С; дли натрии прн 1 =350' С. Ответ Результаты расчета приведены в таблице и иа рис. 5.10. и, Вт/(мз С) 102 6 10 3,14 1,2 10 ! 1,0 /жз — = 300+ ' ' =. 300+ 68:=-368«С. 2,2 151 6-65. Па горизонтальному стальному трубапроволу диаметром с(с/с(!=50/57 эсм движется вода со скоростью ш.
О,!5 м/с. Средннк температура волы 1„о =100' С. Трубопровод изолирован асбестом, наружный диаметр изоляции г/с 89 мм (рис. а-11). Определить потери теплоты с 1 м трубопровода дь Вт/и, сели температура спокойного возлуха, охрулхакнцего трубы!ровод, 1,»х= =20'С Определить также температуру поверхностей трубопровода и изоляции гс!, /с ' и гсс. '/с, 101~ — -.- — . гд г !Кц 10 1лг ьалг/хи, 1» ! гпэ ярг Ряс.
5-!О. К задаче 5-64. Ответ 41=66 Вт/м /сх =1схж 99,7С' 1сз=59,3'С. Решение Определяем коэффициент теплоотдачи от воды к виутренкей поверхности трубы. При 1 !=100'С тж! 0,295 10 ' м'/с; х„г= =0,683 Вт/(м'С), Рг» ! 1,75; ам~~ 0,15 5.10 з Кеж! = — = ' = 2,54 10с. тжХ 0,295 10 В Режим движения турбулентный. Расчет производим по фориу. ле (5-7). Учитывая, что коэффициент теплоотдачн от воды к внутренней поверхности трубы будет значительно больше коэффициента тепло- отдачи от наружной поверхности изоляции к воадуху, н принимая во внимание наличие изоляции, можно приближенно принять гс! н, следовательно, Ргсхис Ргж„ тогда! Ии =0 02! Кео,вРго,сз 0 02! (2 54 10!)о,в 1 75»,сз 90 104 х!и 90 ' =- 1230 Вт/(мэ' С) .
0,683 ' д,,б!Π— ' Теилоатдача от внешней поверхности изоляции к воздуху асу- т и'г щестэляется за счет естественной конвекцни, Так как коэффициент теплоотдачи в этан случае зависит от разности температур Ы= =1»э †/жь а температура 1сх неизвестна, то расчет ведем методом последовательных приближений. Учитывая, что и!Ъ мх, задаемся в первом приближении /,х= Рнс. 5-11. К задаче 5-65. =65'С, Коэффициент теплоатдачи определяем по формуле (7-1) для горизонтальной трубы: Ии =0,5(ОгРг) 'зз. При 1»,х = 20' С 1 1 273+ /жэ 293 тиса =.
15,06.10 а м /с; хжх = 2,59.10 Вт/(м 'С); Ргжэ =О, 03; (гсэ — /жх) с! (Ог Рг)»,х = 85жэ Ргжт = хд т 9,81 (65 — 20)(8,9 1О ) 293( 15,06 10 а) Хижа = 0,5 (3,3 10 )' '" = 21,2; )сжэ 2,59 10 ~ па= )х)и!нх = 2! 2 = 6 17 Вт/(мх С) с/э 8,9. 10 Коэффициент теплопередачи (первое приближение) 1 ! 1 с/э 1 !!э 1 — + — !п — '+ — !и — '+— ц! с!! 2)с! с/! 2»а !(а аэ с(э 1 2,3 57 2,3 89 ! + !8 + !а + 1230 5 !О 2 46 50 2.0,116 57 6,17.8,9 1О = 0,266 Вт/(м 'С), где для стали л! =46 Вт/(м 'С) и для асбеста Хх=0,116 Вт/(м 'С). 105 При 10=0,266 Вт((м 'С) тспловой позах из 1 м трубы составит: г( = — й и [1 ы — 1,,) =- 0,266 3,14 (!00 — 20):= 67 Вт/и, тогда тсмпсра гура 1,з в первом ириблюкешги будем уг 1 67 1сз = 1жз+ =- 20+ и а г1з 3 14 6 17 8 9 !О 2(ля второго ирпбли,копия ирпмсм 1жш.59' С, тогда П адставив в формул> для Ф~ это значение из, получим: 1г =- 0,263. Так как ио втором приблизксиии зив шиис З~ ирактп р *;учепиыи зпачсписч, даш.псйиих псрссчстов долам исобжшимости.
ист Нзхо чм тс . лч., *и.ювй лоток и тсзшсрлтуры вюсрхпостспц д! '=.0,263 3,14 80: 66 Вт)зц 66 гсз =- 1жз+ — -- 20+ з.— 59,3" С; и азз(з 3,14 6 8,9.10 —- и! 1 г(з 1сз — (сз+ — — „1п — ' .= 59,3+ и 2/., Дз 66 89 3,14 2 0,1 6 '3 !Я вЂ” - 99,7 С; 9 ! ( (сз '= 1сз+ —, )п = и 2)з 66 57 -: 99,7+ 2,3!д- — = 99,73'С. 3,14.2 46 50 5-66. Как пзм , снятся тспловыс потери ф, Вт(зк и тсмпсратура щнн ' слоя изаляг еиешисй поверхности изоляции 1сз в условиях за чачи ".6,, у слоя изоляции увстичить в 2 раш, а всс остальиыс условия сохранить без измсиеииИ Ответ О==51,а Вт(м. Тсиловыс потери умсиьшатся прпмсрпа ии 228; уз р 6,8 С, т.
е. тсмисратура аисшв й иовсрхиасти изоляции снизится примерка на 12,5" С. 6-67. По т шб "! бе диаметром г(=!2 чч;!вижстся вола при свсрхкритичсском лзилсшш р=:24 М!!а. 1'асхад воды О=-О,!5 кг/с. Срсдиемассовая гсчпсратурл валы и се~скип х га !шгстгшиии х) !Ы ат влада н абогрсвасти]й учзгток ~рупь. 1,, =380" С Опрелслшь мсстшяй каэффи ~испг тсилаатла ш и, и;е. и и., и местиас иш. , оти сти теплового потока иа стен: с дг„в расом;приизсчоч сечении трубы, если нзвсстно, из о исстиая темпсрзтурз стгики в этом ссчепии 1,,=390" С. При расчете считать, что тсплаобмси происходит в условиях нормального рсжима, т. с. г(1рш< (ц(рш),р и Ог(йез<0,6, слсдаазтвльио, ист мсстиаго ухудшения твплоотдачи (см, задачу 5-70) и сс- 1 ср '' ['рс ')и о,.! )4 =- )1 — ) ~ слж,~ !Рж 1 (5-15) ~лс Хп,. число 1!усссльта при постошшых физичсских свойствах, иодсшгаииос ио формула (5-8) $ — йсж Ргж зч"а— 12,7 $/ — [Ргж( — 1 ) + 1,07 ь зз здссь в= (1,82 12 йс — 1,64)-з — коэффпцисит сопротивления трения; гг Пк с„ — †' — средисс иитсгральиое значение теплоеикости в интер1с 1ж валс температур от 1ж до 1,; 1„(ж — эитальпия жидкости соответственно при 1с и 1;„ т = 0,35 — 0.05 Р Ри Р.=-22,12 МПа — критвгескос давлсипе воды.
Лля волы формула (5. !5) справедлива прп х!г( в 15; 1,03 к р(рк =-' 1,4; 0,6 ( Тн;17 ( 1,2! О,6 с Тс(Тщ ъ. '1,2, когда сстсствеинвя копвскцпя не оказывзет сушественного влияния на тсплообмеи, что соотвстстиует условию Ог)йсз(0,6 и при так кпзыаасчых нормальных режииах тсплообмена. Здесь Тж и Т, — теиперагуры жидкости и стенки, К; ҄— псевдокрптпчсскзя температура, К, т. е. температура, ири которой тсплосмьасть кмсст иаксимум при данном давлении. В условиях, когда Тч;( Т„, ( Т., формула (5-15) справедлива при Чс(рш((Че(рш)~р, где (Чс(рш)кр — кРитическое отношсние плотпости тепловога потока к массовой скорости, при превышении которого может возникнуть местное ухудшение теплоотлачи [2!].
В рассматриваемых условиях пря р=24 МПа пссвдокритическая тсмпсратура 1„=380,7'С; при 1з =380'С физические свойства воды соответственно равны: тсстясяная конвекция ие оказывает существенного влияния иа теплообчсн Сравнить зиачсиис и, со зиачснием коэффициента теплоотдачп о„, подсчитанное при постояипых физических свойствах по формуле, справедливой для области, удаленной от критической (р(р.). Ответ их - 3,3 10' Вту(мз 'С); цсх — 3,3 10з Вт/ьР„ах/ач ж 0,7. Решение При турбулентном течения в трубах волы сверхкритического давления в условиях нагрсваиия теплоотдача может быть рассчитана по счсд!чаи!ай формуле [5] !07 аж = 2,59 10 змз/кг; / =.2028 кДж/кг; Ср -— - 63,38 кДж/(кг 'С); Лзз = 0,269 Вт/(м 'С); Рн, — -- 4,68 1О ' Па.с; Ргя> =. ! 1,9.
При !с» =- 390'С ас = 5,6! 9 10 — ' мз/кг; /с = 2505 кДж>кг, й!сс>псе число Рейнольдса 46 4.0,15 п>(рж и !2 10 » 4.68 !О режим течения турбулентный. О>нас:>тельные значения температур жидкости н стенки Тж 380 + 2?3 653 0,999; Т„, 380,7 + 273 653,7 Те 663 =- 1,03; Тж 653, 7 таким образом, Т«,(7 >(Т, Учитыпая, что в условиях задели ога. варено, жо >/»урш((>?с/рш)„р и О>Яс>(ЗУ6, расчет проводим по формуле (5- 15!. Вначале определяем Ми„и аи по (5-8): $=. (1,82!5(3,4 !О ) — 1,64) = 1,4! 1Π— = 1,76 10 '; 1,> — = 4,2 !Π— з, >' 8 1' 8 1,76 !О з 3,4 10 .!1,9 Мнвк = — — —. 2155; !2,7 4,2 1О (11,9 /' — 1) +1,07 ) ">к 0,269 аэх = Миэк =. 2155 ' з — — 4,83 1Оч Вт/(мэ 'С).
>! 12 !О Оаредсляеи множитель в формуле (5-15), учитыва>ощий влияние пзчснсняя физи: сгких свойств волы по сечению патока: ф=!',— '" ) > с — > ж 2505 — 2028 =-47,7 кДж/(кг.' С); /с - /ж 390 — 380 г 47,7 — — =0,70; ср>„68,4 !'с ож 2,596 !Π— —. 0,46! ас 5,619.10- > 24 ш =- 0,35 — 0,05 — == 0,35 — 0,05 — --0,296! Рн 22,!2 >Р: (0,7) "(0,46!)'ээо —.. О бд !08 Местные число Нуссельта и коэффициент теплоотлачи равны> Ма«>х = МОек >Р = 2155 0 69 — 14851 а„= Мнж» вЂ” — -- 1485 ' = 3,33 10' Вт/(мэ 'С). Лж 0,269 с! 12 1О-з Местная плотность теплового потока бсс — ах (/сх ! нх) = 3 33 ' 10л (390 380) 3 33 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
