Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Формулы (9-1а) и (9-16) сппаведливы прн 086<Рг<76; 10-В(КВ. ( 10' и давлении от 45 10 до !75 1О' !(а. Для воды значения 1. и 1./грьт в зависимости от температуры приведены в табл. 9-!. В рассматриваемом случае прн р=-2 10' Пв температура насыщения 1.= 120 2' С; 8=0,686 Вт/(ы 'С); Рг= 1,47. По табл. 9-1 находим: 1, = !4,08 10 — В и и 1„/гр"т = 22,56 !Π— В мз/Вт. Число )се„=,' —. 2 РОВ 22,56 !Π— В =- 4,5!. 4!ь г(т" у Тзк кзк йе.>!О ', то расчет ведем по формуле (9-!а). Подста- шш значения Ре.
и Рг в зту формулу, найдем: !чиь =. О,!25 (4,51)~си (1,47)Т з = 0,378, Коэффициент теплоотдачн 0,686 а = Хиь — = 0,378 ' =!8400 Вт/(мз 'С). 1„' !4,08 10 — В 9-2. Решить задачу 9-1 при условии, что вода находнтси под давлением р, равным 1; 2,5 и 5 МПВ. Определить также разность температур между поверхностью нагрева и кипящей золой СВ1= =сь — сь при этих давлениях. Ответ При р=! МПа и=22600 Вт/(м"С) и /1(ж89'С; при р=25 МПа сс=27400 Вт/(м"С) и б/из 73'С; при р=5 МПа а= 40 000 Вт/(м "С) и б/т 5' С.
9-3. Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверх- ности трубки испзрителя, рассмотренного в задаче 9-1, при условии, что тепловая нагрузка 4=3 10' и 4 1О' Вт/м', а остальные условия сохранены беа изменений. Ответ При 4=3 10' Вт/и' и=24200 Вт/(м"С); при с/=4 !О' Вт/м' а=29000 Вт/(м"С). 9-4. Вывести формулы для теплоотдачи при пузырьковом кипе- нии в большом объеме, в которых число Хи. являлось бы функцией температурного напора. У к а з а н и е. Для пол)явится указанных завистсмостес! следует в формулах (9-! а) и (9-16) произвести замену 4 на пбг.
Например, записан формулу (9-16) п виде с/1, — — 0,0625 (,, ) Рг г(т'т / х откзда яйй явД х аз ~ сз . х сзс= 3 со:О Сч з соез С Р о о сз о" о" осз сз сч— оо ооооо ооооо (9-2а) М в > н сс о е ) а сь о о сз оз с'3 с сз -оо 3" сосо с сз з сз 'г о с.'з г изсчоосч -счсзсосч сосчлсзсч осч- о сз з' о сс се со о со о с с сч сч и и о и н м мз зз со ь. о л --о о о со со ю я сз сзсч сзлоь. осчоь.со Ф"--- чзо сз осе мз 3'со 3'сч оз .г сч— )Л1 р,з 7 д(1 и за=6 15.
г(з" У 177 12 — 133 !76 сзс:зс со гс'з з'с о счьз зсчсз сз гсзсоч' оозсос со счс сзсзг осз аз солса СЗ с з сзс» с"з сч сч сч « сосо се 3'со с' с се лез сч Я с ФСЧФ ~чй а-ойдо оооо8 чс!88ооо оо ооооо оосзосз ооооо ооо ооооо ооооооо осоооо о -счдд о очл сз — ссчТд осчс- ос с:осч сзоооиз осзсо 'Фсзсо сз 3'с сзс о з сзСЧсЧ вЂ” ососз сч Рл озз с Юзсз ооо оОяяя Ояяоо ООя н использовав равенство с/- аЛ1, получим: сх/ / ССЛ11 ос — —: 0,0625! — *) Рг ', х , грс» з . (О 0625) ! Рг ' . сх/ / АЛ1 мз й 'гр Следовательно, формула (9-16) примет вид: ).Л1 Хнс =-3,91 1Π— з ~ — с~ РГ г1з" т Аналогичным образом можно преобразовать формулу (9-1а) и найти пределы применимости этих формул. Ответ хЛ/ из ПРн — СРг ' > 1 г(звт ЛЛ1 'зе о зз к)п, 2 63,10 — з ) Рг ' г(з т ~лсз/ из прн —" Рг < 1,6 Грся 3 91.10 — з ~ ~ Рг"" .
)Л/ ' зж (9-26) (9.26) пр меиимы в тех же преде.чах чисел Рг, Ке. и давлений, что и (9-! а) и (9-16), н при условии йЛ1 0,05 о, Рг "~ 200. гр" з' Для воды значения комплекса й/гр"т 11"С н зависимости от темпсратуры приведены в табл. 9-1. 9-5. О делить тепловую нагрузку поверхности нагрева паропре ~енсратора при пузырьковом кипении воды в большом объеме, е сли пода находится под од давлением р=6,2 10' Па, а температура поверхности нагрева 1«=175'С. Ответ (з = 790 кВт/мв.
П и р=б2 !О' Па 1,=!60'С; Рг=1,1; Л=-0,683 Вт/(м С); по табл. 9-1 находим; х/грст= 0,5261/'С 1, =1 73 !Π— в и Температурный напор Л1=1С вЂ” 1.=175 — 160=15' С, тогда — = — 0,526 15 =- 7,9 Х~~| г(з" т Так гак днр = 1,4 10ч Вт/мэ. (9-3) ~де Ответ 176 179 12» Х;Ы Рг"з > 1,6 грен то рзс шт нсдсч по формуле (9-2а); Хи 2 63,!Π— з (7 9) . а(1 1)".ээз 0 134 Коэффициент тсплоотдачп н тегьховая нзгр)ъьэ: 0,683 а.=:Хи, — =О,!34 ' ==52800 В / ! 73 10-ч д.-= аб/ =. 52800 !5 =-.
7,9 10ь Вт/м". 9-6. Оп с г р делить коэффициент тсплоотдачи от нар ж ~ посто трубы котла к кипяп т наружной поверх. о пяшсп иоде, находяшсйся под давлением — рп температурах поверхности трубы г„равных 265, 270, виях. 'С прсдслить также плотности теплового пото с ка в этях услоОтвет При /,=265" С а=38 400 Вт/(м "С); д= !92 кВт/м', при /,=270' С а=76800 Вт/(мз 'С); д=768 кВт/м', прн Гх=275'С а=123 000 Вт/(мэ 'С); д=-!850 кВт/м-". 9-7, Определить критическую тепловую нагруз ды в большом объеме пол давлением р== ! 10' Па.
Ответ Решение Коптнческая т пл .! . с . оная нагрузка прп кипении жидкости в большом объеме может быть подсчитана по формуле (! 1) Ке „„=- 68Лг / Рг ~яр ° г/«, /, Кс„,и =- — „ гр" ч р р Аг„=- й— чэ 1 .' . е же, что и в формулах (9-!а), (9-101 Обозначении всех величии те же, чт теш ях ! 101< ~~К!85 10' П --а и ( - б). Формула и пмсиина и ь В рогом:ггрпзасмом слу шс прп р=-1 10' Па /.—.- ° —.-99,6'С; х'=0,296 10-" м'/с; Р =-1,76; По табл. 9-1 находим: /, = 50,6 10-' м; — =-130 10-' мз/В, м т, Число Архимеда /' р' — о" (5,06 10-з)з 960 — 0,59 р' ' (2,96 10 — э)э 960 По формуле (9-3) находплп Кс =.. 68Лг!/з !эг !Ы вЂ”.
68 (14,4) !"' (1,76) "' =.- 184 «"Р д = Ке — = 184 = 1,41.10з Вт/мэ. гр"ч 1 нп = *кр 9-8. Опрелелить крит~лесную теплоную нагрузну прн кипении воды в болыпом объеме, если вода находится под лавленисм р=7,5 и !5 МПа. Сравнить результаты расчета с ответом к задаче 9.7. Ответ При р=) ° 10' Па д,р=.!,4 10' Вт/м"-, при р=75 10' Па д.э= =4,1 ° 10' Вт/м', прн р=150 10' Па д,р — — 3 ° 10' Вт/м'.
9-9. Вычислить (приближенно! наибольшее значение коэффици. епта теплоотдачи при пузырьковом калении воды в большом объ. еме, если давления воды равны соотпетственно 1 ° 10' н 75 !О' Па. Определить также температуры поверхности нагрева, при которых для указанных давлений наступает пленочный режим кипения. П р и м е ч а н и е. При опрелелении нритического температурного напора Л/,э (!ч — / )«р можно воспользоваться ответами к за. дачам 9-7 н 9.8.
Значение ачэ можно оценить по формулам (9-1а) и (9-16). Ответ При р=) 10' Па а,рэн60000 Вт/(мзлС); Л/хр 23 С н !,ян сз 123' С. При р=-75 10' Па а,рдм2,4 10' Вт/(мз'С); Л/хэж!TС п /сиз ж ЗОT С. 9-10. На поверхности трубы с наружным диаметром х(=38 мм н ллиной !=05 м кипит вода под давлением р=49 1О' Па.
Труба с внутренней стороны обогревается электронагренателсм. Мощность, ззтрачиьаемая на обогрев, ЯГ=7 кВт. Определить температуру наружной поверхности трубы. Отяет /с =!59'С. 9-1!. Определить необхолимую пло~ггадь поверхности нагрева котла произволительностью 6=4 т/ч пара прн давлении р= =-15,7 !О' Па. Предполагаемый температурный напор Лг = г, — /, = !О' С. Р =6 мэ.
9.12. Какой температурный напор необходимо обеспечить в условиях задачи 9-11, длн того чтобы увеличить произволительность котла в 2,5 раза при той же площади поверхности нагрева Р=Б м'. Ответ Л/ 13,8' С, Увелнчение температурного напора с 10 до 13,8' С приводит к возрастанию паропронзводительиости с 4 до 1О т/ч. 9-13.
На наем =,3 . наружнон поверхностк трубы кипит нада п од давлебы 4=-1,75 10в Вт/м'. а=3,' МПа. Плотность теплового потока на позе н 'рхностн труношь чпстая; б если по Определить температуру поверхяостп трубы; ) а есэн понерх) если поверхность трубы покрыта оксидной пленкой, термическое сопромэвлеинс которой )7= 'С г 'с с =7,75'С.ч'-'~Вт. Прн расчете принять, что за счет шерохозатостп оксндной пленки коэффициент теплоотдачи на ес хБС К, Сбр э поаерхностн возрастает в 2,5 р б раза по сравнению с кипением на чястой поверхности (8). Ответ 750 75д Прн кнпеннн па чнстой поверхности сг та=245'С Прн налнчни оксндкой пленкн !э--255'С. Соотвстсэвуюшне распр- еСФС ЕФС к деленна ~смпсратур показаны на рнс. Сз Решенне а) Если поверхность трубы чнстая, то разность тепператуф между стенкой н кнпнитей лспдкостью Гв — 1.~4/св и ко.
а) эффнцнент теплоотдачн, входящай в это соогпошсцне, определяем по формуле (9.!а) нлн (9-!6). !эн 9 ! 1. „, „„„, 9 3 Пра р=33 МПа 1,=2392'С; !.= =-0,0699 10- °; 1.).р" =0,0163*у. Х10-в мЧВт; ),=-0629 ВтПм 'С); Рг= ЕУС 'УО 0,87, Чпсло язв )сев †. †„ =- 1,75 ° 10' О,О!63 10-в =- 2,86.10 †', гр "э' Так как Ре.(10-", то число Хн. определяем но (9-16): Хн =0,0625Ве зРгыз =0,0625(2 86 10 — з) л(0 87)э,',~ 3!9 10-з Коэффициент теплоотдачи ). „0,629 =-х .— '.-З,ю ю-' ' .—.в 0'В 1~ ''с 0,0669 !Π—" н искомый температурный напор 1,75 10в !с — !в == — ' =- 5,83'С, св 3 10" откуда !с == 5,83 + 239,2 = 245' С б) С ) С учетом дополнительного термического сопротпвлення оксндной пасека (в — ! =4/Ф, где, прнблажецно принимая как для плоской стенки 1 й ! — + )7 а' в используя условия задачи гв' = 2,5а = 2,5 3,10' = 7,5.10в Вт!(мв ' С), получаем: =- 1,1.!Ов Вт((мз 'С); 1 + 7 75,10 в 7 5 10в сс = а,„= 8040 Втуз ' С) .
Решение При вынужденном двнженнн кипящей жидкостн в трубах в условиях, когда жндкость нагрева до температуры насыщения, коэф. фицкент теплоотдзчн может быть подсчнтан по следуюгцим формулам [111. ан прн — < 0,5 ам (9-4а) сск прн — ж 2 ам (9-46) а .— цк! свк прн о бш — ~2 оы и 4а +ссн (9-4в) ц 5мм — сск где ц — коэффициент тсплоотдачн прн вынужденном движении кипя. шей жидкостп в трубах; и, — коэффицнент теплоотдачн прн развитом пузырьковом кипенна в большом объеме, определяемый формулами (9-!а) и (9-16) нлп (9-2а) н (9-26); а — коэффкцнент теплоотдачн прн турбулентном двнженна однофазной жидкости в трубах, опредсляемый формулой (5-?). 181 1,75 10' — — =15,9'С; с в=.
й 1,1 ° 10в 1 = !5,9-,'-239,2 255'С. 9-14. Решать задачу 9-13 при условии, что плотность теплового потока на поверхности трубы увеличилась в 2 раза (а=3,5х )410' Вт/мв), а все остальные данные осталась без нзменення. Ответ (1рп капеннн на чистой поаерхностн температурный напор уве. лнчнтсн в г' 2 рзз н Г,ш 247,4'С. Прн наличии оксндной пленки (с яа270'С 9-15. В трубе. внутренним диаметром с(=18 мм движется кипя. щая вола со с вода со скоростью ш= ! м/с.
Вода находятся под давлением р=8 1О' Па. Оп сделать значение коэффнцнента тсплоотдачн от стенки к кнпяахей воде, если температура внутренней поверхностн тру ы пр, .с =173 С. Ответ 180 Формулы (9-4а) — (9-4в! справедливы для волы прн давлениях от 1 10" до 80 10> Па, скоростях от 0,2 до 6,7 м,,!с и прп обьсмцоя паросолср>капни 8(70з>ш Опрсделяеэ> значение коэфф>щпента теилоотдачп при движения одиофазной жидкости а,.