Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Плотность теплового потока д йб/а 1970 42,5 = 8,37 1О'Вт/м', Площадь поверхности нагрева Е !П Р вЂ” = — 1,33 мК а 83,7 221 Число сскипй Р 1,33 и=-- — == ' = 7, л>/>1 и 3,2 10 ».1 9 Температуры поверхностей стенок трубы >/ г 83 700 /ш = 1>к> — -.= 72,а— = 51,3'С; шг ' 3940 >) 83 700 /сг = /жг+ — = 30+ — =-48,6'С, 4500 Прн эп>х температурах Р>м>=3,47 и Ргр».=3,65 и поправки на изменение физических свойств жидкости по сечению потока имеют следу>ощпе значения: Ртжг !а,аэ /2 47'О З> — ) =! — ') =-ОхВ5 (в расчете было принято 0,92); у Ргсг > 3,47, 'Р>. г .и.'-' 5,42,".т — ' ) — ж — ) = ) — =- 1,10 (в расчете было пршшто 1,12).
Сши>адонис достаточно точное; мошна припять, что /'=.1,33 и' и и —.-7. 12-!3. В се>.ипоиием тсилоабпеш:нкс типа ятруба в трубе» горячее ззансформагорпае масло охлаждается надои. Трансформаторное масло движется по внутренней латунной трубе диаиетром г/гс>> =1402 ым со скоростью ш=4 и/с. Температура масла из входе в тсплоабчсиш>к 1„,> — — !00' С. Вода лвижс>ся па хоть. иевому зазору пратиаотоком по отиошспию к маслу са скоростша "'»=2,5 и'с, се тсг|пература иа входе 1„, =ВО.'.С.
Внутренний диаметр внешней .>рубы с(>=.22 мм. Оирслсгипь общую длину тсплаабмс>и>ай поверии>сти, при кото. рай температура масла на иыхадс будет /ни =-60' С. Потерями '>сила> ы '>срез внепппою поверхность тсплаобисниика пренебречь. Ответ 1 =- 11,6 м. 12-14. В трубчатом двухходоаом воздухоподогреватсле парового котла (рис, 12.4) воздух в количестве ба †,5 кг/с ласыкеи нагреваться от 1 >=30' С до 1,„>=260' С.
Определить необходимую площадь поверхности нагрева, высоту труб в описи хада 1, и количество труб, расположенных поперек и алаль потока павлуха. Дымоаыс газ!,> (13% СО», 11»>йэ И»О) а кали >сствс С» — --19.6 кг/с двьыкутся внутри сталь*,>ых труГ> (й» =416,5 Вт/(ы 'С) диаметром >1>/>1>=-ба>50 ми са средней гхарастью га>=14 и с. Тс»пера>ура газов иа входе я валлу хаиодогрсяатсль 1 .> -380'С. Воздух двшкется поперек трубного пучка са средней скоростью в узком сечении пучка ш»=8 м/с, Трубы располо>капы п шахматном порядке с шагам г>=за= 1,Зсгг. 222 Ответ Плошадь поверхности нагрева Р= !830 и', высота труб в одном халс 1>=бг! м; количество труб поперек потока л>=38; количество труб вдоль потока и»=29.
Решение Срсднсарифмст;шеская температура воздуха /ж =-0,5 (г„аз+1 з) =-0,5(30+260) = 145'С. При этой температуре физические свойства воздуха равны соот. ветственно; рл,»=0,844 кг/м', сржг= =1,01 кДж/(кг 'С); Хж>=3,52 1О -" Вт/(м>С'С); ю> »=283 10 а мг/с; Ргжг= = 0,684. Кач>!честно передаваемой теплоты Е е>ас э (/жт /жя) 21,5'1,О! У. ус(260 — 30) =- 5000 кВт. Определим температуру газов на пьшоде нз воздухоподогревателя. В нервам приближении принимаем среднюю температуру газов в воздухоподогревателе 1»г = 300' С. При этой температуре срш 1,12 кДж/(кг 'С) и Рис.
12.4. К залаче 12-14. ==! > — — — 380 —, = 152'С, Е 5ООО ж» к> Е ср 196 1 12 тогда 1„0 = О, 5 (1„,> + 1„,> ) = О, 5 (380 + 152) = 266 С. При этой температуре срж>=1,11 кДж/(кг'С) и в результате второго приблялеения (ж> — — 150'С н /а,! — — 265'С, Прн температуре 1и>.=-265'С физические свойства дымовых га- зов заданного состава равны соответственно: ржт — — 0,622 кг/м'; сржг = 1,11 кДж/(кг'С); > = 0,0454 Вт/(м 'С); чжг= 41,2 10 мг/с; Рта,т = 0,66. Число Рейнольдса для потока газов и; >(! !4 0,05 Йе ! = — = = 1? 000, чжт 41,2 10 ь 223 5.!ов Р= — = ' = !8ЗО м'. йМ 26 105,5 Общее число труб Высота труб в одном ходе Р /з = — = 2пв(1 л !830 = 5,4 и. 2 3,!4 0,05 !080 лт= /, (зт — 8,) — = 38.
3,2 5,4 (1,3 0,053 — 0,053) т/грпделсая л !080 "з= =' = 29, л, 38 Рис. 12.5. К задачв 12-15. — З6Π— !5О /7 .=,- =- 1,0 260 — 30 е=0,88; следовательно, бт = еб/ирот = 0 88'120 = 105 5 С 224 Число Нуссельта и козффицизит теплоетдачи от газов к стенкам труб по формуле (5-7): Хо.| — -- 0,021 йе~;в Рг„,'ввз = 0,02! (1,7 !О ) ' (0,66) ' = 43,5; Лжг 0 0454 яв = в(пжд — —.. 43,5 — ' — .= 39,5 Вт/(м' 'С) . втт О 05 Число Рейпольдса для потока воздуха язв(з 8 0,053-.
Режа= — -- ' с=.!5000. 28,3 !О Число 1(уссельта и козффвцпеит теплоотдачн от сгепок труб к воздуху при поперечном потоке по формуле (6.4); 1(п 04! )те г Ргоззе 0 41 (1 5 1О )ос(0 684)озз !!5 где прп пвахматновг расположении труб и зв/зв(2 е, (з,/зг) / ' вс, п так как.т,=.зв, то е, 1; "жз О 0352 яз вцпжз — — — !15 — ' 76,2 Вт/(м1 'С). в(з 0,053 Козффицкент теплопередачя ! ! й— 1 бс ! ! ! 5 1О з 1 26 Вт/(мз'С). — + — '+ — — +'' +— ят Л, а, 39,5 ,46,5 76,2 Тзк как /зв! Гжт 380 — 150 =! 260 — 30 то средний температурный напор б/л.прот б/в = /жв Гжз = 265 145 !20 С.
По графику для рассматрвваеиой схемы движения теплоиосите. лей (см. рис. П-4 приложения) находим: прн Гжт /зл 260 -- 30 Р =,,:.= — -- .=- 0,658 .. — З8О-ЗО Площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя л= 461 4 !9,6 = 1080. р ! пв(,ш! 0,622 3,!4(5 ° 10 з) !4 Площадь живого сечения для прохода воздуха бз 21,5 — — = — = 3,2 мз. р эз 0,844 8 Число труб, расположенных поперек потока, Число труо, расположенных вдоть потока 12-15.
Выполнить тепловой расчет и определять основные разме. ры вертвкального четырехходового пароводяного трубчатого теплообменпнка, предназначенного для нагрева Ов =30 т/ч воды от / ж! =20 С до Г„,! —— 95 С. Вода движется внутри латунных трубок (Л=104,5 Вт/(и 'С)) диаметром в(з/А=!4/12 мм со скоростью я=1,5 и/с. Греющим теплоносителем служит сухой насыщенный водяной вар с давлением р=127,5 кПа, который конденсируется на внешней поверхности трубок.
15 — 133 225 ! (лрп расчете тепловые потери в окрулкающую срейу припять равными 27з количества падводнмой теплоты. Схема теплообменннка представлена на рис. 12-5. Ответ Расход пара 0л=43!О кг/ч; поверхность нагрева с=20 м'! ко. лпчество трубок л.=200; высота трубок Н-.2,5 и, Решение Количества передаваемой теплоты 3 10з Я = О! с ! (Еж! — Ея!) = — 4,187(95 — 20) = 2620 кВт„ Найдем расход пара 0з. При р=!27,5 кПа Е,=!066 С; !"= 2685 кДж/кг; Е' 447 кЛж/кг! е 2620.10з 0 — „. ..
— 1,2 кг/с. 0,98 (л' †!') 0,98 (2685 †4) Лля расчета коэффициента теплоотдачи к внешней поверхности трубки прп конденсации пара необходимо знать температуру внешней поверхности стенка Е,з н высоту трубки /Е. Так как значения этик величин неизвестны, то расчет проводим методом последова. гельных приближений. Определяем средиелогарнфлшческий тсллпературный напор ЕУЕл— Еж! Еж! 95 — 20 — 37,4'С; Š— Е', 106 6 — 20 1п, ' 106,6 — 95 Ез Еж! а первом приближении задаемся бгл 37,4 Есз = Ез — = 106,6 — =.
= 88'С; 2 ' 2 Кроме того, задаемся высотой трубок Н=2 м. Приведенная длина трубки: 2 = бгзНА. При Е;=1066'С по табл. В-! находим: А=576 !/(м С) и В= =6,71 !Π— ' м/Вт. Тогда 2 = (Ез — Есз) НА = (106 6 ВВ) 2'57 6 = 2140<2300 Течение пленки конденсата ламинарное по всей высоте трубок: расчет ведем по формуле (8-5) Ке = 3,8 2о'тз = 3,8(2140)о тз = 1520; Ке 1520 Л~ НВ 18 6 2.6 71 1 Определяем коэффициент тсплаотдачи к ваде. Среднеарифметическая температура воды Е ! = 0 5 (Е. ! + Еж!) = 0 5 (20 + 95) = 57,5'С; при этой температуре ч„„ .= 0,498 10 а мз/с; Хж! = 0,665 Вт/(м 'С); рж! = 984 кг/мз и Рг„,! =3,12; в!ге 1,5 1,2 1О Кежл = — = ' ' = 3,62 10з.
0,498 10 Течение веды турбулентное, расчет ведем по формуле (5-7). Перепад температур по толщине стенки оцениваем примерно и Г С, тогда Ез!-Е з — 1=8T С и Ргзляи203! 0 021 К а,з р а,зз (р /р„)о,зз о чз ~З 12~о'тз 'л2,03/ = 0,021(3,62 10 )о'з(3,12)оы ~ — '~! = 165," а =Хи ' ж = 165 ', =9000 Вт/(м"С). Хжт 0 655 АЕ 1,2 10-з Коэффициент теилопередачн й — — 3630 Вт/(мз "'С) . 1 1 ° !О 1 и! Х пя ЙЮО + 104,5 + 6080 Средняя плотность теплового потока о = йб/л = 3630 37,4 10 з = 135,8 кВт/м'.
Площадь поверхности нагрева в первом приближении Е2 2620 Р = — = — = 19,3 мз. д 135,8 Число трубок в одном ходе 401 4 8,34 И Рж! и.'М, 984 1,5 3,14(1,2 1О з)в Число ходов 4 и всего трубок л=4 50=200. Высота трубок в первом приближении и,з Н= — =- ',, =2,37 м. пз(сри 3,14 1,3 10 200 Температура стенок трубок д 135 В !Оз Есз= Ез — = 106 6 — =84.3 С' мз ' 6080 — — б= 84,3 — ' 1 10 = 83'С. д 135 8,10з )л ' 104 5 Так как полученные значеная величин Н, Е,з н Ел! не совпадают с принятыми, производим повторный расчет, принимая Н 2,4 м; Е *=84,3'С и /ел=83'С. В результате повторного расчета палуча- 15* 227 ем: а~ 3950 Вт/(м' 'С); аз=6030 ВтДм"С); 3=3490 Вт/(м' 'С); 0=130 кВт/и'; Р 20 м'; высота трубок во втором приближепип И=2,45 м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
