Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 21
Текст из файла (страница 21)
иа входе в обогрс. , ~смый участок 1„, =20' С. Определить знвчсцие коэффициента теплаотдачи и температуру па вцутрепнсй сгеш с канала а,. и 1; „па расстоянии х, ,=90 ми и .. — 720 мм от входа в обогрсвасмыц участок !'асшт выполпнть без учета влияния ца тепцоотдачу температурного фактора. Ответ х, -= 90 мм, сгхг .= 275 Вт/(мв 'С), 1 „— 94'С; хз ' — 720 мм, гх~з = 223 Вт/(ме ' С) !схв = 120 С. Решеиие Изменение средцемзссовой температуры воздуха по длине каца. ла определяем из уравнеиия теплового бзлзпса г/сг пс/з 2.10 3,14 !2 10 /жк=/ж~+ 'х=20+ * х=.20» !4 д» сгсргк 5 ° 1О ° 1,01 ° 10 г.
е в интервале температур 1ж 20.: — 140'С срж -- 1,01.10з Дж/(кг 'С). :ЗО Прп х, 90 мм 1жж=20+14,9 90 10-' 21,3'С и прп этой тем- пературе физические свойства воздуха следующие: 9„1 = 18,2.10 Пв с; лхз = 2,60 10 Вт/(м 'С); Ргхц = 0,703. Число Рейпольдса шг г/э ооа Дех — — — — — —, /рх ' где А=с/з- А =30 в 12=.18 мм и отяоцгеиие эквивалентного диа- метра к сечению канала г(в 4 (г(в — е/т) 4 4 и (г(~ — дз) " (г(а+я(г) 3 14(30+12) 10 следовательно, 30,4 5 !О и 1,52 !ьл )ьх при х,=90 мм 1,52 Ве»т = в- = 8,35 !О'. 18,2.!О При турбулентном течении воздуха в односторонне обогреваемом кольцевом канале длина у.астка тепловой стабилизации может быть определеиа из соотиошеиия (22] — = 15 1+1,2 — ), (5-20) па ! ~уя / а заачеиие числа Нуссельта при 1<х/4 м/в.т/г(ь по формуле Ьм, ! Нцз, — = 0,86+ 0,54 ~~1+1,2 — ~ Х /хт — сл Х! — 1 ' — 0,188 — '~.
(5.2! 1г/в/ г(в ! Формула (5-21) справедтива для Мшц пря 0,14~4/4<1, а для Козл при О«-А/огэст!. Здесь )тцсг и Кизц — значения предельных чисел Нуссельта при х)!в т, определяемых по формулам (5-!8) и (5-19). В рассматриваемом случае А/А=12/30=0,4; — = 15 (1 + 1,2.0,4) = 22,2 бз и х1 90 /и.т . — = — =5<— с/э 18 па х 720 1и.т — = — = 40> — ' г/а 18 ~(а Поэтому для сечения х, .еобходимо после расчета Мцш по (5.18) определить Мпцг по (б-х.!.
Для сечения х, поправку на на. чальиый участок вводить не иужчо. 121 ру е опрсде- Число Нусссльта прн те<сини воздуха в круглой т б лясы по формуле (6-?) Осз поправки на температурный фактор: ь<н, „-:= 0,02! Ре.! Рг»',42 =- 0,021 <8,35 1О )о з(0,703)'! '42 — —. 153, ь<нсло Н - уссельта прн течении воздухв в односторонне обогрева- емом кольцевом запале при х= 1,, по формуле (5.!8): ; — о,<а )чп! ! = 1<п,. 0,86 ! — / тп ь/ 2=04)02, то б= — 1 и попразочный мпожитш<ь <)86(А/«з) з'»=086(04) з'4=1, т. е.
и данном частном случае Ки! ! Р)п 153. Так как х,(<з „то по формуле (5-2!) — = 0,86 + 0,54 ~(1 + 1,2 0,4)( — ~ — 0,188 0,4 = 0,819 + 0,798 (х/0~) о 4 и при х/«а = 5! "4 "»! 0 В!9+0 ?98,5-о,« ! 24. ! !Ф )<нх! =' 1 24 !53 = 190. Коэффициент теплоотдачн х»з 2,6 1О <зхз = )Кп»! — .= 190 — ' = 275 Вт/(м' 'С) "а 1810 ' Температура стенки на расстоянии х, =90 мм от входа Ос! 2'!О" 1с»! = 1!н»з + = 2! 3 + = 94,!' С . <зх! 275 Температуру стенки при х»=720 мм определяем аналогичным образом, но так как хз/«»=40)1.»/Фм поправку по формуле (5-2!) не вводим, тогда гжзз = 20+ 14,9 ха = 20+ 14,9 720.)о-з 30 ?»С При 1ж 2=30,?'С Р,з=!8,7 10-' Па с; аж=2,68 10-2 Вт/(мг( Х'С)! Рг 2=0,701; 1,52 Ке»з = †' = 8,12.104; Р»з )!)п»2=0,021(8,12 1О')' '(0,70!) "з= !50 и, так квк при г<!/82=0,4 (4<и<,ьж)чцтр, то )чн,»=Хпь! !50; Р' 2,68.10 а — -Хнж — = 150 ', = 223 Вт/(мз»С); '1 !В !О Осз 2 Роз гс»з = <жхз+ = 30,7+ — = 120,4'С.
с<аз ' 223 '; 122 5-80. Определить значение козффициента теплоотдачи и температуру на внутренней стенке кольцевого канала а, и 1, в условиях, приведенных в задаче 5-79, на расстояниях »=45, 180, 360 н 1500 мм от входа в обогреваемый участок. Построить график изменения а», 1„ и температуры воздуха 1ж„ по длине канала. Для построения графика использовать значения величин. получевных в задаче 5-79. Ответ !результаты расчета с учетом данных, полученных в задаче 5-79, приведены на рис. 5-15 в в слсдуюшей таблице: 1500 83,3 132 42,4 720 40 223 !20 30,7 360 20 235 1! 1 25,4 180 10 252 102 22,7 90 5 275 94 21,3 45 -2,5 310 85 20,7 х, мм хдд» „Вт/(..С) <,,.С 1с! — !48 С 1сз 165' С 0 10 гр зв «О 00 00 70 00 00 <00 Рис. 5-!5.
К задаче 5-80. В три< (<пз — <ж!) —.= Ос! пс<! " + Чсз поз " откуда (Ош !1! + Осз <12) зтх 1нз = 1нз! + Осрж (!.Роз.б 10 з-';-2!02.20.10 з)п 1,4»С 0,3 4,27 102 где в интервале от 125 до !4!' С срж — — 4,27.10' Лж/(кг.' С). Физические свойства воды при <ж= 141' С: рж=925 кг/м'! аж=0,685 Вт/(м 'С); чж 0,216 10 ' мз/с; Ргж=1,25. 123 5-81. Определить температуры внутренней и внешней стенок 1„ и <„на расстоянии к=1400 мм от входа в несимметрично обогреваемый кольцевой канал.
Внутренний и внешний диаметры канала «<=б мм, <(2=20 ми. По каналу движется вода в количестве 0=03 кг/с. Температура воды на входе в канал 1~! = 125' С. Постоянные по длине плотности теплового потока на внутренней н внешней стенкзх канала соответственно равны; д»! = ! !Оз Вт/м' и 0»2=2 10' Вт/и', Ответ Ре<ненне Из уравнении теплового баланса находим среднемассовую температуру.
воды в расчетном сечении: Ог<г(мг 'С) 010 000 гвр г00 г«0 ггв С 770 700 00 00 «О гО а в = О,!09: 0,255 !+1,1 (1,25) и — — — 0,16 (1,25) а'а = — 0,154; 6 — = — =0,3; аз 20 где (5-26) г/г 6а,сз = ба.ст г(з (5.27) !24 Н ~ошадь проходного сечения и эквивалентный диаметр канала — — [»(", — и' ) =- — (20 — 6 ) 1О а = 2,86 1О '! ма; 4 " '- 4 г(а = с!з — Лт = 20 — 6 =--. 14 мм. Ска!шс~ь лни»кения волы н шола Рейиогшдсз О 0,3 ш — — — =-, —.= 1, !3 м/с; Рж/ 925 2,86 !О ш»(з 1,!3.14-10 Всж = †' = ' ' = 7,33 !О» тн~ 0,216 10 При течении жидкости в ассимметрично обогренасмых кольпсаых каналах в услопнят тсплааоо стзбнлнззпип и иастагишых плотное ях теплаиых паханов числа Нзссеш тл пз саа.астству~а~иих поверхностях мог)т быть определены по след)ющим формулам [22); (чиг Ки, = (5-22) рсз + *от 1~ рог Ми,, Киг =-' (5-23) 1+ — ' 6, Хиз сз где )»па< и Низ ~ — числа Нуссельта при одиосгораинсм обогреве саатветсзвенио внутренней и внешней поверхностен; 6» »~ н 6» »»в безразмсрпые адпабзтические температуры (при д,~ =О и д,»=0).
г(ля кппсльиых жидкостей и газов при 0,5 -Рг~100 1(и( ! —: — =-. (1-90[ — ) $; (5-24) г(игр т3з~ 14изл '3» ') ' — = ! — 0,14[ — ) (5-25) ;».тр ', ба / 0,255 о ш ф =- „з! и =. — 0,16 Рг 1+1,! Рг ' 6а.ш»'22)0 27[ ~ 1) ((е-а'аг Рг Ни,р — число 11усссльта для случая тсчетш жидкости в круглой трубе. по1м иыаниас па г!».
Формулы (5.24) и (5-25) справедливы при !О': Ке ..!О' н 0,1 л г(х/па с 1. В рассматриваемом случае значение числа Хи,р определяем по формулс (5-7): Хи =- 0,02! Ве' Рг ' а з а чз /Ргж )о'зз та ж ж ( Рг с 0 021(7 33 10 )-, (1 25)ом !79 где в первом приближении принято (Рг»/Рг«)' "=!. Числа Нуссельта при обогреве толька внутренней поверкностн по формуле (5-24): Ми,, — =-. (1 — 0,109) (0,3) ' ' =- 1,07; »»игр Ми, ~ -.—. 179 1,07 --- 192. Число Нуссельта при д»»/д»~=-2 определяем по формуле (5-22), для чего впа ~ало рассчитываем зиачсннс 6».ы ио (5.26): 6а ох ='22(0 27(0 3) 1](7 33'1О ) ' '(! 25) ' ='= !'!О 192 1(и = =3!2 ! — 2110 192 Коэффициент теплоотдачн и температура иа внутренней поверхности канала )ж 0 685 аг = Мих — = 312 ' = 1,53 10' Вт/(мз."С).
»(э 14 !0 /с» =1ж+ = 141+ = 147.5 С. рот ! АЙ !0» ах 1,53 10» В связи с тем что разинца 1» — 1, мала, отношение (Ргж/Рг»)'з»як!, как н было принято при расчете 1(и,р. Число Нусссльта при абогрсве тольио внешней поверхности по формуле (5-25) Низ ! — =! — О,!4 (0,3)а'в =- 0,932; Хиз, = 0,932 179 = 167. Безразмерная здиабашшеская температура по формуле (5 27) 6а оз — '6а сз = 1'10 з'0,3 = 0,3'!О Чисто 11!ссслюз ио формуле !и"23) 167 Хиз —, —.. !7!. 1 — 0,5 0,3.10 з 167 (коирфицисшт тсплоотдачи и темпер;лура иа внешней поверхности лзизлз ?ик 0,685 ат = Хиа = 171 — з = В 35 10з Вт/(чх *С); 14 !О о „ 2 10$ /сз.=/ж + = 141+ =. 165'С.
сг, 8,35 10з 5-82. Оирсдешпь температуры виут!зеиги й и зисшней стопок /,~ и Г,з кглт цсаого кпиала пои тех .ке условиях, что и в задаче 5-81, ио сели /ю =120' С, г/ч~=-2 !О' и г/, =1 10' Вт/мй Ответ /с, — -- 160'С; /сз =:- 152" С. 5-83, По щелепому каналу активиой зоны атокпюго реактора те° ст иатрпй. Ширииа канала Ь вЂ” -3 мм. Скоросзь дапжеиия натрия =-Зм/с. Срсдияи массовая температура игЧиия в рассматриваемом ссчсиии капала Г„,-" 400' С Опрсдс:шт температуры из виут!.сииих иовсрхиосыл сшила /ш» /,,з, если плотиюсзь тспловоыг потока иа одиои ю иик г/, ~=.:?Л,' '«',1!Р Вт,)хкР, с иа дру; ой д,з — — О.
Ответ /сг — 4!2 С; /сз = / лез — 395" С . Рсжеиие Физические свойства патрии при г, .:400' С; Л,к — — 63,9 Вт/(м 'С); ки, =- 33 10 ь ие/с! Рг;и †. 5,0 1О Экзивзлснтиый гии.метр каиилз г(э= 25=-2 3= 6 им. Число Рсйиольдса шаз 3'6'1О )кеиг = — — — = 5 45 !О' тж 33.10 При турбулситиом зечеипи близких метал.юи и лольцевык и гцелевых каиалах значения чисел г(усссггьта и адиабатичсских темпера,ур стопок при одиостороиисм обогрево можпо приближенно опрсдс.ши по следующим формулам: — =- 0,57 ~ — ] + 0,18 —; Литр ' каз/ г/, ' / с! — = 1 — 0,2зс ~ — ~ (5.29) Хитр ' г/з Где ПО фОРМу:К (5-14) Миц,=5-,0,025РЕсм — ИКЛО 1!уССЕЛЬта дЛя 126 1 6,, Хи а+ ЬРес'в где а = — 2,2 (г(т/г/е)о з и Ь =-4,5 10 "(г(з/аз)а "-; ат 4)а.св = 6а,сг дз (5-30) где (/з.сг /и~) Лж (/а.сз /ж) Лиг 6а.сг =- и 6а.сз = г?са из Ост с!э /(ля случая течения в плоском (щелевом) каизле (г!з/г/г=)) из (5-28) и (5-29) получаем: Хиг =-- Миа, = 0,75 Хи тр' В рассматриваемом случае Реж -— -Веги Ргж —— -5,46 10' 5,6 10 з=-305; Хитр = 5+О 025 (305) 'а= 7 4 Число 1(усссльта и козффициеит тсплоотдачи ири одиостороиием обогрево канала Хи,, = 0,75 7,4 = 5,55; Л>и 63,9 а =- Хи — = 5,55 — = 5,9 !Оз Вт'(мз 'С).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
