Основы тепломассообмена

Стационарная передача через плоскую стенку. Плотность теплового потока через стальную стенку и слой накипи. Расчет тепловой изоляции стальной трубки по заданным параметрам. Нестационарный нагрев длинного круглого вала. Сложный теплообмен, потеря тепла.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 16.11.2010
Размер файла 479,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

3

1. Стационарная передача через плоскую стенку

Теплота дымовых газов передаётся через стенку воде. Принимая температуру газов tж1, воды tж2, коэффициент теплоотдачи газами стенки ?1 и от стенки воде ?2 и считая стенку плоской, требуется:

1. Подсчитать термические сопротивления, коэффициенты теплопередачи и количество передаваемой теплоты от газов к воде через 1м2 стенки для следующих случаев:

а) стенка стальная совершенно чистая, толщиной ?2 (?2=50 Вт/(м·?С);

б) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной ?3 (?3=2 Вт/(м·?С);

в) стенка стальная, со стороны газов покрыта слоем сажи толщиной ?1=2 мм (?1=0,2 Вт/(м·?С);

г) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной ?3, а со стороны газов - сажей толщиной ?1.

2. Определить температуры всех слоев стенки для случая г.

3. Построить в масштабе линию падения температуры в стенке для случая г.

Дано: tж1=950?С, tж2=210?С, ?1=65 Вт/(м2·?С), ?2·10-3=2,1 Вт/(м2·?С), ?2=19 мм, ?3=5 мм.

Термическое сопротивление теплопередаче:

Коэффициенты теплопередачи

Количество передаваемой теплоты от газов к воде через 1 м2 стенки определим из уравнения теплопередачи:

Температуры всех слоев стенки для случая г.

Плотность теплового потока от газов к стенке

отсюда

Плотность теплового пока через слой сажи

Отсюда

Плотность теплового потока через стальную стенку

Отсюда

Плотность теплового потока через слой накипи

Отсюда

2. Расчет тепловой изоляции

Стальная труба (?тр) внутренним диаметром d с толщиной стенки ?1 покрыта слоем изоляции, коэффициент теплопроводности которой ?из. По трубе протекает вода, температура которой tж1. Коэффициент теплоотдачи воды к стенке ?1. Снаружи труба омывается свободным потоком воздуха, температура которого tж2=20?С; коэффициент теплоотдачи к воздуху ?2 =10 Вт/(м2·?С);

Требуется:

1. Найти толщину изоляционного материала, обеспечивающую температуру наружной поверхности изоляции 60?С.

2. Сопоставить тепловые потоки через трубу с изоляцией и без неё при тех же tж1, tж2, ?1 и ?2.

3. Дано: d=66 мм; tж1=250°С; ?110-3=1,7 Вт/(м2°С); ?из=0,08 Вт/(м2°С); ?тр=48Вт/(м2°С).

Линейная плотность теплового потока через изолированную трубу

Линейная плотность теплового потока от изоляции к наружному воздуху

Приравниваем правые части этих уравнений и представим решение в виде

Где

Подставим значение соответствующих величин и получим

Для графического решения полученного уравнения зададимся значениями dиз, определим y и , а полученные результаты представим в таблице:

dиз

0,082

0,092

0,102

0,112

0,122

0,132

0,142

dиз/ d2

1,139

1,278

1,417

1,556

1,694

1,833

1,972

0,130

0,245

0,348

0,442

0,527

0,606

0,679

y

0,925

0,824

0,743

0,677

0,621

0,574

0,533

Полученные данные наносим на график и получаем значение корня dиз=0,129 м, которое удовлетворяет уравнению

Линейная плотность теплового потока через изолированную трубу

Линейная плотность теплового потока неизолированного трубопровода

=515,5

Следовательно, у неизолированного трубопровода потери теплоты с 1 м в 3,2 раза больше, чем у изолированного.

3. Нестационарный нагрев длинного круглого вала

Длинный стальной вал диаметром D с начальной температурой tо=20?С помещен в печь, температура в которой tж. Суммарный коэффициент теплоотдачи к поверхности вала ?.

Определить:

1. Время ?1, необходимое для нагрева вала, если нагрев считается законченным, когда температура на оси вала tr=0=tж-20?С.

2. Значение температуры на поверхности вала tr=R в конце нагрева.

3. Значение температур на поверхности и оси вала через ?2=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8) · ?1 после начала нагрева.

4. Построить в масштабе график изменения температур на поверхности и оси вала в процессе нагрева.

Дано: D=750 мм; tж=1350°С; ?=155 Вт/(м2°С)

1. Температуру на оси и на поверхности вала при его нагреве в среде с постоянной tж будем определять с помощью номограмм.

По известным значениям радиуса и коэффициента ? найдем значения критерия Био

По номограмме F0=2,3

2. Безразмерную температуру на поверхности вала найдем из номограммы на стр. 257

?2

0,2?1

0,4?1

0,6?1

0,8?1

?2, с

5200

10400

15600

20800

0,46

0,92

1,39

1,85

?r=R

0,3

0,14

0,054

0,023

tr=R,°C

951

1164

1278

1319

?r=0

0,45

0,2

0,08

0,035

tr=0

752

1084

1244

1303

4. Сложный теплообмен

Паропровод наружным диаметром d, мм, расположен в большом помещении с температурой воздуха tж, ?С. Температура поверхности паропровода tс1, ?С. Определить тепловые потери с единицы длины паропровода за счет излучения и конвекции и сравнить их. Приведенная степень черноты поверхности ?пр. Температуру стен помещения принять равной температуре воздуха, т.е. tс2=tж.

Дано: d=320 мм, tж=29 ?С, ?пр=0,8, tс1=300 ?С.

Решение:

Тепловые потери излучением:

Тепловые потери конвекцией

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией используем критериальное уравнение

При tж=29?С из таблиц находим Prж=0,7012; ?ж=2,66·10-2Вт/(м·?С); ?ж=15,91·10-6 м2/с.

Значение

Nuж=0,47·(·106)0,25=84

Средний коэффициент теплоотдачи

Тепловые потери конвекцией

Следовательно, потери теплоты излучением 4,5/1,91=2,4 раза больше, чем конвекцией.


Подобные документы

  • Разделение теплопереноса на теплопроводность, конвекцию и излучение. Суммарный коэффициент теплоотдачи. Определение лучистого теплового потока. Теплопередача через плоскую стенку. Типы теплообменных аппаратов. Уравнение теплового баланса и теплопередачи.

    реферат [951,0 K], добавлен 27.01.2012

  • Процесс теплопередачи через плоскую стенку. Теплоотдача через цилиндрическую стенку. Особенности теплопередачи при постоянных температурах. Увеличение термического сопротивления, его роль и значение. Определение толщины изоляции для трубопроводов.

    презентация [3,9 M], добавлен 29.09.2013

  • Исследование свойств теплопроводности как физического процесса переноса тепловой энергии структурными частицами вещества в процесс их теплового движения. Общая характеристика основных видов переноса тепла. Расчет теплопроводности через плоскую стенку.

    реферат [19,8 K], добавлен 24.01.2012

  • Расчет допустимого количества воды, сбрасываемой ГРЭС в пруд-охладитель. Подбор безразмерных соотношений для числа Шервуда Sh. Определение теплового потока на метр трубы. Постановка задачи теплообмена. Теплопроводность через цилиндрическую стенку.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 24.05.2015

  • Уравнение состояния для моля идеального газа, уравнение Майера. Графическое изображение изобарного процесса. Понятие про сложный теплообмен. Процесс теплопередачи через однородную плоскую стенку. Коэффициентом теплопередачи, термическое сопротивление.

    контрольная работа [34,0 K], добавлен 12.01.2012

  • Методика нахождения недостающих параметров цикла адиабатного процесса. Расчет теплообмена от нагретых газов к воде через многослойную стенку из слоёв сажи, накипи, металла и масла. Вычисление коэффициента теплопроводности со стороны воды и газа.

    контрольная работа [159,0 K], добавлен 13.11.2009

  • Теплопроводность как один из способов изменения внутренней энергии тела. Стационарная теплопроводность через шаровую стенку. Уравнение температурной кривой внутри однородной шаровой стенки. Роль и значение закона Фурье в отношении теплового потока.

    презентация [150,3 K], добавлен 18.02.2015

  • Стационарная теплопроводность шаровой (сферической) стенки. Обобщенный метод решения задач стационарной теплопроводности. Упрощенный расчет теплового потока через плоскую, цилиндрическую и шаровую стенки (ГУ 1 рода). Методы интенсификации теплопередачи.

    презентация [601,4 K], добавлен 15.03.2014

  • Расчет температурного напора в теплообменном аппарате змеевикового типа для подогрева металла. Определение необратимой потери давления воздушного потока, проходящего через аппарат. Расчет тепловой изоляции подводящего трубопровода и длины трубки змеевика.

    контрольная работа [684,3 K], добавлен 17.11.2015

  • Тепло, идущее на нагрев металла. Тепло, теряемое в окружающее пространство через кладку печи. Потери на нагрев транспортирующих устройств и контролируемой атмосферы. Расчет электрических элементов. Определение коэффициента полезного действия печи.

    курсовая работа [300,1 K], добавлен 26.03.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.