Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 39
Текст из файла (страница 39)
4 уе ) "*О ' (,7331 Эффективная степень черноты оболочки е, = 0,5 (ес+ 1) = 0,5 (0,8+ 1) = 0,9. Плотность 'теплового потока, обусловленная излучением, /!255!з /7331!! =. 0,9 5,7 ~0,106( — ~ — О,!69( — ~ ~ = 1,1 ° 10' Вт/мз. ~ 100~ ' !1100/! ! 233 4 10 20 32,4 35,6 39,9 4000 3500 3150 232 264 294 30 43,0 3050 305 50 48,2 3340 288 38 45,1 3200 295 2 31,2 4510 208 60 51,6 3360 75 59,0 3190 310 х/»( 1жю 'С а, Вт/(и"С) 1 „,'С Рис. 12-8.
К задаче 12-19. Решение ~а га ж эс св сс гс юг Рис. 12-9 К задаче 12-19. 234 235 Коэффициент теплоотдачи и», обусловленный излучением, а = = ' = 20,7 Вт/(мз'С), »/ 1,1 ° РО 1жс — 1е 982 — 450 Суммарный коэффициент теплоотдачи от дымовых г»зов к стси. кам труб аз = ал + ах = 20,7 + 83 = 103,7 Вт/(мз'С), Коэффициент теплопередачи 1 1 й— 98,5 Вт/(мз.»С), 1 бс 1 1 2 10 з аз »с а, 103,7 22 2530 + + + + Средний температурный напор определяем и расчете на протнвоточную схему. Учитывая, что /ж~ /жз 1100 — 510 = 1,07<1,5, 863 — 309, 5 можно принят»к б/л = б/а 1ж1 — 1жв = 982 410 = 572 С Температура наружной поверхности труб йб1 98,5 572.
1»1 = 1жг + = 982 — = 440'С. а 103,7 1!рн расчете лучистого теплообмсва было принято 1,=450'С. Для расчета а» такое совпадение достаточно точно н пересчета делать не нужно. Плопшдь поверхности нагрева пароперегревателя !с 4,3 10» Р= — = ' =764м», йб1л 98,5.572 Число змеевиков 40» 4 230.10» Р т л»(! шх 3600 36,5 3,14(2,8 1О ) 17 3600 Длина кажлого змеевика Р 764 — — 45,2 м. лб~п 3,14 3,2 10 ~ 168 12-19.
Двуокись углерода при давлении р=10 МПа в количестве б 0,02 кг/с поступает в круглую трубку диаметром 6=4 мм, проходит участок гидродинамической стабилизации и с температурой 1»=.ЗО'С поступает в обогреваемый участок трубки, где нагревает. ся »рп постоянной плотности теплового потока на стенке д» =8Х Х10' Вт/м'. Найти распределение температуры по длине трубки. Расчет выполнить лля от»оснтсль»ых рзсстолппй от пхода в трубку хМ=2, 4, 10, 20, 30, 38, 50, 60 х 75, Ответ Результаты расчета приведены в следующей таблице: Изменение по длине трубки температуры стенки средпемассовой температуры двуокиси углерода и некоторых других характерных величии приведено на рпс 12-8 и 12-9.
Критическое давление двуокиси углерода р„=7,39 МПа. Сле. допательно, рассматриваемый процесс теплообмена протекает в сверх- критической области параметров состояния. Так как в этой области теплоемкость жидкости существенно изменяется с температурой, то изменение среднемассовой температуры двуокиси углерода по длине трубки определяем по изменению ее энтальпии. При »/»=сон»1 эн. тзльпня жидкости изменяется по длине трубки линейно н 1,=1„,+ — х. Ф» лс( 6 При 1ж,=30'С и соответственно Тж~=303 К /ж» 5374 кДж~кг; 810 л410 1л„= 573,4+ х = 573,4+ 502х кДж/кг, 2 10 00 75 324,5 332,0 М,в Ш,О Зв 5О 51а,1 ззк1,2 45,! 45,2 г'.и к 0 312,0 зэ,э 4 305,4 32,4 515,0 ю,а ю зоа,е 35,5 30!, 2 З1,2 Псевдокритическая температура двуокиси углерода прн и= =!О МПа ( м45*С.
Поэтому вблизи сечении х/4/ — -38, гпе Г.„= =45,1'С, теплоемкость ср„и число Ргк, имеют максимум, а другне физические свойства изменяются наиболее резко. Местное число Рейнольдса 40 4 2 1О 2 6,37 Кек— ппйжк и 4 1О зр . Рик Проведем расчет искомой температуры стенки для сечения к и~=2 При х/4(=2 Тк, =3042 К и физические свойства двуокиси угле. рода соответственно равны: Рк,=6 55 10 5 Па с; р»~*=761,! кг(м', 1„=5774 кДж/кг; срк»=-3,37 кДж/(кг 'С); )г»*=8,74 !О Вт/(м)( Х'С) ! Р гк, = 2,52; Век= ' 5--. 9,72 !04; 6,37 6,55 ° 1О 5 режим движения турбулентный, и расчет теплоотдаш проводим по формуле (5-17): где Хп„ср, л, гл и е, определяются по зависимостям, приведенным в гл, 5 к формулам (5-15) и (5-!7).
Число Нуссельта для случая стабилизированного теплообмена и постоянных физических свойствах при р а р, $ 8 Ке Ргм Хпа— пк 4( 1 (рб' — 0.41,о~ $ = (1,82!8 Кем — 1,64) = (1,82!6 (9,72 !О') — 1,64) =- 1,8! ° 10 $/8 = 2,26 !О~; Уиб = 4,76.1О 236 Прн к(4(=2 х=2 4 10-'-8 10-' м и1 „=5734+502 8!О-'= 577,4 кДж/кг. По таблицам пахолим температуру двуокиси углерода, соответствующую этому зиачеишо энтальппп: Т и =30! 2 К, илп Гк,=-31,2' С.
Аналогичным образом для другпх значений к/и' находим 2,26.10~ 9,72 !О .2,52 !2,7 4,76 !О 2(2,522/3 — !) + 1,07 Поправка на начальный участок / 4( 50,4 / ) 10,4 е,=0,86+0,54! — ~ =0,86+0,54~ — ~ =1,27; Хна в» = 348 1,27 = 442; )4»» 8,74 10 мэ = Хи,ек — "' =442 ' = 9650 Вт/(мз. 'С). 4 10 Для оцределеиня температуры стенки нужно знать местный коэффициент теплаотдачп, значение которого согласно формуче (5-17) Зааиент От иСКОМОй тЕМПЕРатуры стенки.
Поэтому расчет проводам методом последовательных приближений, решая совместно (5-17) и выражение 40» (кк + (а) а» Учитывая, что влияние на теплообмен изменения физических свойств двуокиси углерода по сечению потока, которое в (5-!7) вы. ражается множителем в рассматриваемых условиях существенно снижает интенсивность теплоотдачи, задаемся в первом приблкжении 42-0 5, тогда Хц,= Хнае 1р = 442 0,5 = 221; )кк 8,74 10 42„=- Хцк †.= 22! ' = 4820 Вт/(мэ 'С) 42 410 3 и температура степки в первом приближении по (а) 8 105 (ск = 31,2+ = 31,2+!66 197'С 4820 При („=197'С, Т„-470 К р =1242 кг/м'! !4=9303 кДж(кг. Находим значение 17 ао втором приблйженни.
!е — !кк ! 930,3 — 577,4 2,13 кДж/(кг'С); (ск — 1~» 197 — 3 2 с 2,13 — = — = 0,632. срк 3,37 Псевдокритпческая температура Т =3!8 К и в рассматриваемом сечении Тм Тс 470 — <1, а — = — =1,48. Тч, ' Т, 318 237 Показатель степени л определяем по формуле л = 0,22 + 0,18 — =- 0,22 + 0,18 1,48 = 0,486. Т, Тл, рс 124,2 — — — --= О, !53; р„, 761,1 и, 1О ш —.- 0,35 — 0,05 — .— 0,35 — 0,05 — =-. 0,282; рн 7,39 р=(0 632)о ош(0 163)о шэ=о 48 Число Хп, и, и температура стенки по втором прпбшыиснпн: Хил = 442 0,48 = 212; сок =. ссо % = 9650'0 48 = 4640 Вт/(мо кС); 8 !Оо 1сх = 3! *2+ .= 31,2+ 172,4 = 204'С.
4640 Если дла третье~о приближения задаться температурой 1с* = =204' С, то а несколько уменьшится и 1„ повысится. Поэтому за- даемся значением 1„ несколько выше полученного: 1о*=208' С. При 1ск=208 С (Тс =48! К) р,=!202 кг/м; /о=9433 кДлс/кг и в результате третьего приближения ср — — 2,07 кДж/(кг'С); ср/со„—— =0,6!3; Т /Т„= ),о!; л =0,493; р,/р =0,158; и=0,282 и ор (О 6!3)о,оэз(0 158)о,зз О 468.
Ыпк = 442'0 468 = 207: ак == 9650 0,468 = 4520 Вт/(мо'С); В 1Оо 1ск'=31~2+ =208 2 С 4520 Совпадение полученного значения 1„ с припятыи достаточно хо- рошее, и дальнейших уточнений делать не нуэкно. Таким образом, прн х/с/=2 1ок=208'С. Второй расчет проведем для сечения х/с/=50. При х/с/=50 1т*=482'С, Т;„=321,2К и физические свойства двуокиси углерода равны соответственно: рн,х — — 3,07 1О Па с; рхк = 422,1 кг/мо; /кк = 673,8 иДж/кг; срэ,,— — 6,98 кДж/кг 'С; й к =5,42 10 Вт/(и'С); Ргж =3,96.
Местнос число Рейнольдса 6,37 6,37 Век = †' = ' з = 2,08 101, р к 3,07 10 Коэффициент сопротивления трения 5. число Хпо и по: 5= (),в218(2,08 !оо) — 1,64)-'= 1,55 !о-'! $/8 = 1,94 10 з; )/ В/8 = 4.4 10 з; Хпо -э э э — 835. 1,94 10 з 2,08 10о 3,96 12,7 4,4.10 э(3,96э/э — 1)+ 1,07 Так как х/В)20, то е 1 и йжк 5 42 10 а = Хи — к =835 ' = 11300 Вт/(мэ оС). с1 4 ° 1О э Учитывая, что в сечении, более удаленном от входа, /,„будет выше, чем прн х/с/=2, и, следовательно, влияние псрсменных свойств на тсплообмен приводит к более сильному снижению тсплоотдачи, задаемся в первом приближечии оот0,3, тогда Хп,=Хпоф=835 0,3=250,5; ак —— авар 11 300 0,3 = 3390 Вт/(мй 'С); в !о /ск=/лк+ =48 2+ = 284'С.
ах 3390 При 1„=284'С (То* 557 К) рк=985 кг/мо; /э 1032 кДж/кг. Значение множителя ф во втором приближении /с — /~кк 1032 — 673 8 ср — — — — ' — — 1,52 кДж/(кг 'С); 1сх — 1лк 284 — 48,2 ср 1,52 — — — = 0,218; срж 6,98 тж 321,2 Т, 557 — — — = 1,01; — с= — = 1,75. Тт 318 ' ' Тт 318 7с Так как 1~ — (1,2 и !( — (2,6, то по формуле (5-!7) Тт Т 7к! л=л,+(бл~ — 2)~1 — — /1, где ло 022+0,18 — =0,22+0,18 1,75 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
