Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Ответ 0.,(м'.0) 0,5 Хп„;Дйпо - 0,49; пд.—. 7!ОО Вт((мв 'С), Решение Критическое дзвлс~п1с двуоьпсп углерода р,.=?39 МП о, процесс ~еплообмена осущсствлясзся прн ~ ы, р ур у. енгнам течспнн в трубах двуокиси уг 1сро.! 'р '' з давления в условнях нагревания тсплаотдвча может быть рассчитана па слелую1цей формуле (5, б]' )(цв .В ( сл )л( 1зг (5-17) 114 По фойму11с (5-16), нспольз'я ещщщ.
для воды прн 0=24 й(Па: . зуя рещсшщ к задаче 5-70, имеем тле число Нуссельта прп постоянных физических свойствах Мпы атнап1спнс тспласмкостей с10сгм. отпощенне плотностей р,(рм п показатель степени т определя1отсч так же, как п формуле (5-15); л— показатель стспс~п1, зависящий от относительных температур стенки и жидкости Т,1Т„, н Т,(Т„„ здесь Т вЂ . пссвдокрптнческая температура, К, Прн — ( 1 нли 1,2 л -= 0,4; '!'с 7'н, Та, т, т, тж прн 1( — (2,6 н — (1 л = л, =0,22+0,18 —; т„, )с Тьз прн 1( — (2,6 н 1( — (1,2 тп, т.
л =- л, + (5л, — 2) (1 — — ) . т )' Значения л а зависимости от отношеннй абсолютных темпера- тур прнведены также в следующей таблице: усу тт 2,б 18 ! 2а ] т ут 1,2 ~ 1,4 1,б 0,436 0,472 0,429 0,458 0,443 0,423 0,414 0,4 0,423 0,414 0,407 0,4 е — поправка на начальный участок. Если перед обогреваемым уча- стком пмсстсн участок гндродянамнческой стабилизация, то (6] глсо,ч ад == 0 86 + 0 54 ( ) ,х) Эта формула справедлива прн 2(хуа(20. Прп х/4()20 в,=(. Формула (5-17) справедлива для двуокнсн углерода прн 1,06( (д(р,;(525; 09(ТпСТ, =1,2 и 09(Т,(Т (26, когла естественная копвекция нс оказывает с)шественпога влияння на теплообмен, что соответствует условню Ог(ре'(0,6". В рассматриваемых условиях прн р= !О %Па псевлокрнтнчес.
кзя температура 1„, =45 С; прн Гм„=22' С (Т ,=295 К) фнзическяс свойства двуокнсн углерода соответственно равны: р,к —— 842,9 кг/мз! ерш .—— 2,7 кДж((кг 'С); !>н — — 550 кДж!кг1 Хж = 0,0977 Вт((ы.'С); Рг,в —— 2,21. Боле» подробные сведения а пределах првмевнмастн формулы !8-171 можно карти в !б) 115 1 1,04 1,08 1,12 1,!6 1,Ю 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 08 0,486 0,465 0,443 0,422 0,4 0,544 0,5!5 0,486 0,458 0,429 0,4 0,580 0,544 0,508 0,472 0,435 0,4 0,616 0,573 0,530 0,486 0,443 0,4 0,652 0,602 0,551 0,501 0,450 0,4 О, 688 О,63О 0,573 0,515 0,458 0,4 !)Рн /ек= 227 С(7ск=-500К) <с — -965,8 кДж/нг; рс .- 1!3,! кг/мо. Расчет проводим по формуле (5-!7). Вначале определяем Хцо по (5-8): 6(<~ — 1,64) — '.= (1,82!6(2 !Оо) — 1,54)-з ),об 10 — о; й/8 =- 1,95 10 з; )к $/8 = 4,41 10 Йеи< Роя< $ Хц о 12,7 ~/ — (Рг~о — 1) + 1,07 /5 1 95,!О.-о,2,10<,2 2! 12,7 4,4!.10-з(2,21е' — 1) + 1,07 Определяем множитель е формуле (5.
(<77 учнтывюоци<й влия. ппе измснешш физических свойств двуокиси углерода по сечению потока: / с '" рс <'" <р=( 8 аож ' рн< — 'с — 1н< 965,8 550 :=- 2 03 к/( /( С); /с — 1ж 227 — 22 2,03 Р = — — - 0,753; соя< 2 7 Тн< 22+ 273 ! 295 То 500 — = — =- 0,9281 '— = — = 1, 7, То, 45 + 273 318 Т,» 318 Так как Т<к/Т«<! и ! < Т /То, < 2,5, то Т и -- 0,22+ О,!8 — =ж 0,22+ О,!8 1,57 = 0,5; р, !13,! — = — =. 0,134; рж 842,9 р л< =. 0,35 — 0,05 — ..= 0,35 — 0,05 — =- 0,282; р,< 7,39 ф =. (0,735)'" (0,134) "э — 0,494.
По условпям зздечн .<~20<7 и, следовательно, е,=1. л(естпые число Нуссельнэ и коэффнпиент теплоотдачн Х"<кк .= Хпо <Р.= 590 0,494-= 2911 йи< 9,77 !Π— з с'« = "на<к =-: 29! — — т100 В,г/(ио *С) 71 4.! 0 — о 1!6 5-76. Определить отношение местного числа Нуссельта К числу Нуссельта для случая постоянных физических свойств Хцк„/Хцо и значение местного коэффициента теплоотдачн а„при тех же условиях, что в задаче 5-74, но если среднемассовая температура двуокиси углерола равна соответственно (ж„ =43' С и (ж„=67' С.
Ответ Нрн /ж„=43'С а,=46!0 Вт/(мо 'С); Хцж/Хне=0319; при 7 =67'С со =3570 Вт/(м' С); Хпж/Хпо=0,61. Изменение Хцо,„/Хц, и сок в зависимости от Тж/Тж при постоянных значениях )(око и 7, по результатам залач 5-?4 н 5-75 показано на рнс. 5-!3. 67 8,8 <,7 8,9 Рис. 5.! 4. К задаче 5-76. Рис. 5-13. К задаче 5-75. 5-76. Найти зависимость отношения местного числа Нуссельта к числу Нуссельта для случая постоянных физических свойств Хп /Хп, от относительной температуры стенки Т,/Т при турбулентном течении двуокиси углерода в круглой трубе. Расчет выполнить для давления р= 10 МПа, сечения трубы, улаленного от входа, среднемассовой температуры двуокиси углерода 7 = !7' С и температур стенки 7, =27, 44, 67, !27 и 22T С.
Ответ Результаты расчета приведены ниже и на рис. 5.14: 127 227 1,26 1,57 0,646 0,511 (с, 'С.... 27 Тс/Тя< ° ° 0 944 Хпж/Хцо ° 1 005 44 67 0,997 1,07 1,035 0,874 5-77. Определить значение коэффипвеита теплоотдачи и темпе. ратуру стенки при течении воздуха по односторонне обогреваемому кольцевому каналу. Внешний н внутренний лиаметры канала равны соответственно; <(о — — 40 мм и <(<=8 мм. В рассматркваемом сечении, расположенном за участком тепловой стабилизации (к)1о.о), средняя массовая температура и скорость движения воздуха !в=100'С н ш =55 м/с.
Расчет выполнить для двух случаев: а) при подводе теплоты к ноздуху только через внутреннюю стенку напала (4„=0) н б) прн подводе теплоты только через внепппою стенку канала (д,< =0). 1!7 Р 7 ~ ! ! Г 88, чо, о;Г' Рг/7«< 'С вЂ” < 8,7 8,8 Р,Р 89 78 77 78 78 74 78 78 В обгжх слушях припять плотность теплового потока В обо . . . . г потока иа соотистст. Ответ а) Ж1 1 == 141 Вт/(мэ ' С); /, =- 206" С; сг б) пзс.— 121 Вт/(лр "С); /„„, =.224" С, Решение Физические свойства воздуха при /ж = !ОО' С: тли =23 !3.10 л мэ/с; Хги:=.3.21 !О "1 Вт/(м 'С)1 Ргис =-0.686. Эквивалентный диаметр кольцевого канала с(э =- сгэ — 111 =- 40 — 8 = 32 мм.
Числа Рс/йгольдса ~~~э 55 32.10-а )сели =. == = 7 6 10' тж 23,13 !О режим течения турбулентный При турбулентном течении воздлха и о ш мых котьцевыт капа тат '22 в 1саиалах 1 ) в 1словиях топ,совой гтабилиза гии постояпиой плогиости 1сплопоггл потела иа степке (О, = = сопл и обогрсас только виу1рсииси повсрхиос:и Е 1 =О г/1 — И,ле л/и,, =.- Нот, 0,86 ~ — ' ~ с, (5-!8)' .Лс Хп, = — ж„;г/т/l..„— и . 11 при одиосторописи осо1 —,/.
„— 1 ело 11уссс.1ьтс ив Ж1111сипгй пт 1 чс 1,1 Гсг — /и; Хитр — число Нусседьта при течсиии воздуха п ь . " е, считаияое по г/, . а п круглой трлбе, подПрп 1(,/1/1 ~ 0,2 ь=-1+7,5~ 1 ) Йеж Пря А/г/1~02 5т.=!. Формула (5-18) справедлива при 0,07(с( /г/ р реве только виеи1исй поверхяости во=0 Формула (5.19) справедлива при Ог с(1/с(1<!.
Формулы (5-18) и (5-!9) справедливы при 10'::)те„'(3 !О' и Рги,ж0,7. При г/1/1!1=1 эти формулы дают значение шюла Нуссельта при одностороннем обогреве плоского (щелсвого) канала: Хил 1 = (л)иэ 1 = 0,86 Нитр. В рассиатриваемом случае число Ни,р рассчитываем по форму. ле (5.7) с поправкой по (5-13): Ни = 0,021Вео,а Рго,сз  — о,аа тр ' ж ж с Принимая в первом приближении, что поправка иа температурвый фактор Вэ ™=(Тэ/гж) ела=1, имеем: Нитр = 0 02! (7 6 !0 )оа (О 688)о, 1з 145 а) дш- —.1,5!О Вт/мэ, дел=О; /,!, — еж 5-0,1а Ни,. Нги О 86 ~ — '1 ' 5 ==!45 0,86 ~ — ~ тв (,1 / ' ~ 40 с(1 8 — =.
— = 0,2 и '- —.!; с!, 40 л 32! 10 Н, — ' 162, —: 163 Вт/(111' СН с/э 32'10 дог , 1,5 101 100 $92 С с1 — иг тг ' 163 Определив в первом приближении сгь вносим поправку иа температурный фахтор: тсг !92+ 273 =- 1,25; 7', !ОО + 273 , -о,ва (! 25) †" а' = 0,885; Нит𠆆- 0,885 145 = !28 и соотвьжтиеиио сс,д — —. 0,885 !63 = 144 Вт/(лр 'С); 1,5 101 !сл = 100 -'. = 204" С. 144 ~'иед -- — — Нити ~! 0 14 ( '!г г (5-19) поверхности 119 1!8 ПК1 С(Т где Миэ,г = — ' -- число Нусссльта на иисшисй >и при одностороннем обогрсве; ССТ 1 рот /сэ /ж " 'ЭЖ ил э РЬ1ал и с" лэ ' ' л' лэтлутт жг п1 иэ1 ги 1 ~ли< Дальнейшие уточнения методом послеловательиых приближений дают <и опчательпо жил=!41 ВтПмт 'С) и !1 — — 206" С. б) с/г, .—.— 1,5 ° 1Ос Вт/чэ, рсс = 01 значение Хи,р —— 145 остается без изменения и 1(птд.— — Нптр '! — О,!4 — ) „= $45 (! — 0,14 (0,2) ) = 140, "в Коэффициент теплоотдачи аец и температура стенки 1 з в пс гвом пряблкжсшш ец с 'г гг,звпср- )ок 3,2! ° !с -в з г = '™~ г — — - 140 — = 14! Вт/(и' С).
е(а 32 10 — з Чсз 1,5 10а /сз.=/ж+ =-100+ и„'206'С; а,! 141 поправив ш температурный фактор Тсе 206 + 273 = 1,28; Тж 373 ж — оьв (1 28) о аз О мгл = 0,875 141 = 123 Вт/(ма ' С); 1,5.10' /сз = ! 00+ — ' = 222' С 123 и дальнейшие пересчеты дают окончательно азл=121 Вт/(л~- ''С), ",г=224 С 5-78.
По кольцевому каналу пиутрсниим диаметром г/,=5,4 мм и виешним диаметром с/ — — -60 мм двицгется воздух. Расход воздуха Й==-О,!2 кг/с, ц его грсднсзшссошгя тсвперагура в расслгатривасмоьг гсчени~ !и = 80' С, Определить тсмпсратуру внутренней стенки капала /,ц сслп под- вод теплоты осуществляется только через эту поверхность и плот- овою теплового потока йо =2 1О' Вт/м' Ответ 1сз — 262' С 5-79. По кольцевому каналу впутрсниим дяаметром И=12 мч и внешним дз — -30 мм движется возлух с расходом 0=-5 10 ' кг/с. Возлух па~ревастся за счет подвала теплоты только через впутрсп. :оою поверхность канала, и посзояяпая по клипс плогносп теплового потока и,; =2 10' Вт/ме Температура воздуха.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
