Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 19
Текст из файла (страница 19)
!Оэ Вт/мэ Отношение коэффицнентоп теплоотдачи ໠— = 0,69. а> 5-68. Определить местный коэффициент теплоотдачк н местное значение плотности теплового потока при течешп> воды сверхкрнти- чсслого давлс>шя по трубе, рассмотренной в задаче 5.67, если мест- ная температ>ра стенки в рассматринаемол> сечении />*.=420'С, а всс остальные ус:швия сютс>атея, как в задаче 5-67. Сравнить ре- зус>,таты расчета с ответом к задаче 5-67. Ответ а =2,05 !О' Вт/(м' 'С); >),*=8,15 10> Вт/лР; а>/а>ж0,43. Уве- шшение температурного напора приводит к снижению коэффициента тезлоотдачи, ва плотность теплового потока на стенке все жс воз- растает.
5-69. Опрелелить местный коэффициент теплоотдачи и местное значение плотности теплового потока прн течении волы гверхкритп- чсского давления по трубе при тех же условиях, что в задаче 5-67, но сслн вола находится под давлением Р=ЗО МПа. Расчет выполнить при том же расходе воды 6=0,!5 кг/с и при телшературах жидкости и стенки ! «=400' С и !« =440' С, т. е.
при- мерно прн тех же отношениях Т ,'Т„ и Т>/Т , что в залзче 5-68. Рез>льтаты расчета сравнить с ответом к задаче 5.68. Ответ а.=!,9 10' Вт/(м"С), >/> =76.10' Вт/м', а>=3 10' Вт/(и>Х Х'С). Таким образом, при примерно одинаковых числах Кс«с Т /Т и Т./Т при р=-24 МПа (р/р«=1,08) и«/асж043, при Р=ЗО МПа (Р/Р.= !Дб) а /а,=0,64. 5-?О, В теплаобыснном аппарате необходимо нагревать 6= =- 1,0 кг/с воды при давлении р=-24 МПа от температуры ! , =-375' С до /ж>=-390" С.
Вада движется параллельно снизу вверх по л=20 верт>гкнльно расположенным трубкам диаметром >/= !О мм и длиной !=2,5 м. Нз>рев предполагается осуществлять в углов>шх постоянной плотности теплового потока на стенке >/с =сапа!. Определить необходимое значение >?„ Вт/л», и проверить, не мо- жет ли при этом значения >/с наступить местное ухудшение тепло- отдзчн в каком.лабо сечении по длине трубок, При расчете считать, что естественная коннекцня ис оказывает существенного влияния нз тсплообчен.
Отпет >/«=4 ° 10' Вт/мй Ухудшенного режима тсплообмена не будет, так как >/«с.>),р 5,7 10' Вт/л>-'. Решекие При р=24 МПа и температурах Гш- 376' С и /ж>=390'С эи- тальпии воды нз нходг и выходе равны соответственно: 109 сскэ =- 1875 кДж/кг; с',.нэ =. 2505 кдзь/кг; Л1 = /скэ — 1жс =- (2505 — ! 875) 1Оэ - — - 630 ! Оэ г!ж/кг Необходимый тепловой поток па олпу трубку 0 1,0 (/ -: — Л( = — 630 10э .—.
3,!5 1О' Вг, и 20 Необходссмасс плотность теплового посока 3,15 104 дс = =- =- 4 1Оэ Вт/чэ, этд1 и 1 10 — э 2,5 Режимы ухудшенного теплообмсна могут возникнуть прн 1:,< <1 <1, и если отношение дс/(спс превьннает нскоторос критическое энэ'щнне (дс/(си)чю Значение (дс/рпс),.п можно приближенно оцсшггь по слсдухсщей формуле [2!): ( — "~ =0,034~ — '), ]/ — „', (5-16) 1 Из таблиц, учитывая, что р = —, находим: прн 1„,=380,7' С р„,=344 кг/м'; прн 1=380,7 1=379,4'С 0=3956 кг/»', 4=20124 кДж/кг; прн 1=-380 74-! =381,7'С 0=2868 кг/»'; с'=2201,3 кДж/кг.
Лс = (2201,3 — 2012,4) = 189 кДж/кг; Лр =- 286,8 — 395,6 = — — !08,8 кг/мэ; Лс , 189 — = — [(с —,' = 344 — = 598 кДж/кг. ,)1,„, Лр /1.„!08,8 Болш ччаробнмс сведения о пределас прнменячост с ф»» .. С'-С ' !!О глс (ге/5)1 опРедетЯстсн пРн тсмпсРасУРс 1„. Формула (5.16) справедшпш для случая по' ъсмпого течения я вертикальных трубах '.
Прп р=24 МПг 1„=380.7' С, и так как по условия» задачи ,с; <С»„а 1чэ)/,„та На НСКОГОЭОЭС уЧаетКС Па дзнпс трубОК 14< «»,1. Г!остапу Сссобходссэсо сш (о-!П) -правсрнсь, пс прспссисаст .сн д, крпжсчсс кого зна сенсся сшксп»аж иае значение теплое»кости прп данно» давлении ср и )),4 достаточно точно определять г помощью таблиц (см. приложение) трудно. Поэтому, ушпывая, что 1 до р дс удобно отношение с„/5 записать как с с„д1 д/ Л/ д д Л др др Лр Для расчета коэффициента сопротивления трения $ определяем с некоторым запасам наибольшее значение числа Рейнольдса, т.
е. йеч, на выходе из трубок, При 1 э=390 С р„=324 10-' Па с и 40 4 0,05 1,97 104, пдрж м 1 ° !Π— э 3,24 !Π— э где расход воды через одну тр> бку 0 1,0 04 = = = 0,05 кг/с; и 20 в = (1,82 18 йе —. 1,64) — э = [1,8215 (1,97 1Оа) — 1,64)-э= 1,5? !О-'э; ! 5 -[ с/ 1,57 !Π— э — = !/ = 4,43 !0 — э. Подставляя найденные значения в (5-16), находим: ( — '[ — 0,034 5,98.10э 4,43 1Π— а — 900 Дж/кг, Рэс кр Массовая скорость 40, 4 0,05 Рш — — — 63? кгД»э 4.) мдэ 3,14 1.10 — 4 Еркткческая плотность теплового патака дс,„р - 900 637 5,? 104 Вт/мэ. Так как д.<д*,,р, та местного ухудшения теплообмена не будет.
5-71, Определить необходимое значение плотности теплового потока д„Вт/м', и проверить, не может ли при этом значении д, возникнуть местное ухудшение теплоотдачи в теплообмсннике, расс»отрезном в задаче 5-?О, если расход воды и дкаметр труб увеличить соответственно до 0 =2 кг/с н д= 16 мм. Длину труб и температуры волы на входе я выходе оставить без изменений. 'Ответ де= 5 104 Вт/лсэ,' дс,нр 4 4 104 Вт/мэ. Так как дч>дс. р, то могут возникнуть режим ухудшенной теплоотдачи и опасное местное повышение температуры стенки.
5-72. Определить (приближенно) значение дс/рш, ниже которого на участках обогреваемой трубы не будет возникать местное ухудшение теплоотдачи. Расчет провести для случая подъемного течения воды при давлениях р=24 МПа и р=30 МПа в диапазоне чисел Рейнольдса от 3.104 до 3 1О'. Ответ Пря йе=-3 10' и йе=3 !04 н р=24 МПа соответственно (д,/рш)„е4ч ! !(Ю и (д,/(кв),чоак65 Дж/кг; прп р=30 /4(Па соответственно (41,/рш]ю,=1300 н (д./рш)ьр=! 000 Дж/кг. 5-73.
По вертикально расположенной трубке диаметром =14 мм снизу вверх течет вода при давлении р=24 МПа. Расход воды 0=0,2 кг/с. Вода пагреваетси в условиях постоянной плотно. ств теплового потока на стенке д, 7 !О' Вт/и'. 111 Определить температуру стенки /„„ а ссчспнн т женкам на расстоянии х) !гог/ от вхо .) м входа обогрснасмый участок р . и ссовая температура воды в известно, чго с слкяя ма а Ответ /ск -'= 408' С Решение При дазлснпн р=-24 МПа и /к„=370'С р = 6,34 10 — ь Па с и число Рейнольдса 40 4 0,2 ЙЕИ4Л— пс/рч „и 14 !О з 6,34 10 Р ежим движения турбулентный, и так как ч ж)ор ть по формуле (5-15): Гчпн44 ' — чпа ~ — 1 ~ ) ,с „,, Г)н,,' П ' к;.т рх . ч )ела Нугсель а по (5.!5) нужно Но так кзк Лля опрслслеш)я температуру стс:и и.
котоо))я и д и ~о~ ра .' и . с, ' и д,пион случае коляска нскозтже п)ен ' «). необходимо шшшь зго у к рок л-= / (а) р )столом послслощжельпых прпблнж . Расчет можно проводить и,,, 4 :р ф . равелем расчет графическим ь)столом. адаемск рядом значений /ск=--390, 400, 4!О и 420к С. /) ля к дгжо нз э)нх значений /, опредс: .. з лоотдачи по формглам (О-15) и (а). 14 йозффнцисит сопрознале)шя трспия $ .= (1,82 ! ц Г(е — 1, 64) -' = (1, 82 !8 (2, 87 ! О ) — 1, 64) — '=. 1, 46.! 0 -'.
Ч ..'4 псла ь/ыс по формуле (5-8) равно: 8 — )(еяс Ргл, р)пав Средиеинтсгральное значение теплосмкости — )'с — /нс 2505 — 1805 га —— —— —— - 35 кдж/(кг' С), /с — /н4 390 — 370 35 ~к = — =- 2,97. арки 1! 8 Относительное значение температур жидкости и стенки прн р= = 24 МПа /„380,T С и Т)к 370 + 273 643 Тс 663 — — — 0,984 — — а 1,013. Т», 380,7+ 273 653,7 ' Тк 653,7 Отношение плотностей Рс он< 1,89 — = — = — = 0,336,' рж ос 5,62 р 24 )и =- 0,35 — 0,05 — = 0,35 — 0,05 — = 0,296.
рк 22 12 Число Пуссельта по формуле (5-15) (4их = 733 (2,97) ') (0,336) ' эа = 733 1,12 = — 820. Коэффициент теплоотдачн при /,=390'С по формуле (5-15) й 0,369 а —. Гк)и„— = 820 = 2,32.104 Вт/(и" С). 14 1О Коэффнпиент теплоотдачи при /,=390'С по формуле (а) йск 7'!Оь а„= — = = — 3,5 104 Вт/(мх.'С).
к / — /ж 390 — 370 а .)0-4, к Вт/! м "С) а )Π— 4 Вт/! м"С) пс о.к г, сл /с "с' г . 'с кднс/кг 5,619 2,97 6,738 2,37 7,544 1,98 8,205 1,70 0,336 0,280 0,250 0,230 390 400 410 420 820 7!4 641 587 2505 2642 2735 2808 3,50 2,33 1,75 1,40 2,32 2,02 1,81 1,66 Результаты аналогичных расчетов для /„=400, 410 и 420' С прпнедень) в следующей таблице: 733. 112 113 6- 1ЗЗ ,/ !2 71/' — „(,'Р4з- 1) дг),07 Х аж 1,46 1О-з 2,87 1О'1,89 8 ч / 1,46!Π— а !2 7 ~/г (1,89-о !) ) 1 07 8 По результатам расчетов строим график зависимостей а„и и. от /„ (рис. 5-12). По точке пересечения этих двух зависимостей находим искомое значение /„ 408,5' С. Псевдокрптическая температура при р=24 МПа / =380 T С. Так как по результату расчета ! (/„(/„ то необходимо проверить, не превышает ли заданная плотность теплового потока крита. ческого значения.
( —;). — ' ср ', — 5,98 104 Дж/кг, Р гщ откуда р ' ( () ) ~! У = 0,034'5,98 !О ~/ 2 104 1 / 5 8 В рассматриваемом случае Ке,.=287.10'! 1' /8 —.- 4,27. 93 — з 40 4 0,2 0нг~ м 2,10'4,27 10-' 1,3. КВ - ! 1 Поа Вт!мд Следовательно, 0,.=7 108( (д„.р, местнога ухудшення теп,оотдачн нс будет н использован! ! ная формула (5-15) справедлива, г" 0 1 5-74.
Па трубКЕ дпаыстраМ вЂ” 4 чм двнжегся двуокнсь угле— рола прн лавлепин р= 10 л(Па и пагоевается при примерна посто' ,сс„ янной плотности теплового пото- 1,0 — ',- ка па стенке. В сечениях х нз рас стояния х)20г! от входа в обо- 10 ' 'с греоасмый участок трубы местные 000 400 1 число Ре1п1ольдса, средпемассовая 4 0 '0 температура жидкости н температура степкн равны соотвсгсгвенРпс 5 !о К задаче „. 73 по: )Се.,=.2 10', ~;м=-22'С, =227 С ного чнсла Н ч с ль Определять отношение местзпчсскпх свойств . уссельта к числу Нуссельтв длн случая постоя1 1 жнлкостн Мп„,),"чпс и значснне мсстно1 о фф ь атла и в рассматриваемом сс1еннн п, В 7(, а.'с), и р' считать, что естественная конвскцня не оказ пшсг с сот венного влняння на теплаобмсп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
