Варіант 42 Завдання № 1
Дано:
t
1 = 850
o C
t
2 = 130
o C
б
1 = 30Вт / м
2 · К
б
2 = 3500Вт / м
2 · К
д
з = 18мм
д
н = 1,6 мм
л
з = 60Вт / м · К
л
н = 1Вт / м · К
Знайти:
t
1 ст -?
t
2 ст -?
q -?
k -?
Рішення
1. Коефіцієнт теплопередачі для плоскої стінки без накипу:
Щільність теплового потоку від газів до води:
Температура стінки з боку газів:
Температура стінки з боку води:
SHAPE \ * MERGEFORMAT
2. Коефіцієнт теплопередачі для плоскої стінки з накипом:
Щільність теплового потоку від газів до води:
Температура стінки з боку газів:
Температура стінки з боку води:
Температура стінки між накипом і сталлю:
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Так як накип має величину теплопровідності значно меншу, ніж у сталі, то відкладення тонкого шару накипу призводить до значного зменшення коефіцієнта теплопередачі і зниження теплового потоку.
Завдання № 2
Дано:
шахове
d = 60мм
t
віз = 500
о С
щ = 13м / с
ш = 50
о Знайти:
б -?
Рішення
Коефіцієнт тепловіддачі від газів до труби при поперечному обтіканні під кутом 90
про: л - коефіцієнт теплопровідності повітря при температурі
де Re - число Рейнольдса;
з
z - коефіцієнт, що враховує погіршення тепловіддачу
перших рядів труб і залежить від загального числа рядів в пучку.
з
z = 0,9.
де н -
кінематична в'язкість повітря
н = 79,38 · 10
-6 м
2 / с;
Коефіцієнт тепловіддачі від газів до труби при поперечному обтіканні під кутом 50
о: Завдання № 3.
Дано:
d = 26мм
l = 1,4 м
р
к = 4,0 бар
t
c = 90
o C
Знайти:
б
в -?
G
в -?
б
г -?
G
г -?
Рішення
Середня температура плівки конденсату
де t
н - температура насичення. По
таблиці "Термодинамічні властивості води і водяної пари в стані насичення" знаходимо, при тиску пари р = 4,0 бар, t
н = 145
о С;
1. Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі для вертикальної трубки за формулою:
де Δt - різниця температур пари і стінки,
о С;
л - коефіцієнт теплопровідності конденсату, при температурі
с -
щільність конденсату з = 945кг / м
3 r - теплота пароутворення, при р = 4,0 бар r = 2129,5 кДж / кг;
н - кінематична в'язкість конденсату н = 0,135 · 10
-6 м
2 / с;
Середня лінійна щільність теплового потоку:
Кількість конденсату утворюється в секунду на
поверхні вертикальної трубки:
2. Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі при конденсації пари на горизонтальній трубі за формулою:
Середня лінійна щільність теплового потоку:
Кількість конденсату утворюється в секунду на поверхні горизонтальної трубки:
На горизонтальній трубці пара конденсується більше, ніж на вертикальній.
Завдання № 4
Дано:
d = 90мм
l = 5м
t
1 = 450
o C
t
2 = 10
o C
е
1 = 0,8
е
2 = 0,9
0,3 x0, 3м
Знайти:
Q
1 -?
Q
2 -?
Рішення
Визначаємо втрату тепла
випромінюванням від бічної поверхні труби у великому цегляному приміщенні:
де С
ПР1 - наведений коефіцієнт лучеиспускания:
Площа поверхні труби
Площа поверхні приміщення приймаємо F
2 = ∞
Коефіцієнти
випромінювання поверхонь труби та приміщення:
де С
о - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла
З
о = 5,67 Вт / м
2 · К
4; Т - температура, К;
Визначаємо втрату тепла випромінюванням від бічної поверхні труби в цегляному каналі 0,3 х0, 3м:
Площа поверхні каналу:
Завдання № 5
Дано:
сталевий паропровід
150х165
t
1 = 370
o C
t
2 = 55
o C
д = 40мм
Знайти:
q
l -?
Рішення
Внутрішній діаметр трубопроводу d
1 = 0,15 м
Зовнішній діаметр трубопроводу d
2 = 0,165 м
Зовнішній діаметр ізоляції d
3 = d
2 +
2 · д = 0,165 + 2 · 0,04 = 0,245 м
Втрата тепла 1 пог.м. трубопроводу:
де л
1 - коефіцієнт теплопровідності стали л
1 = 60Вт / м · К;
л
2 - коефіцієнт теплопровідності азбестового ізоляції (
волокна) л
2 = 0,88 Вт / м · К;
Завдання № 6
Дано:
d = 150мм
l = 5м
t
н = 300
о С
t
в = 15
о С
Знайти:
б -?
Рішення
Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні труби до повітря:
де Nu - критерій Нуссельта для повітря при вільній конвекції з поверхні паропроводу:
де Gr - число Гросгофа:
де у - коефіцієнт об'ємного розширення повітря при середній температурі прикордонного шару:
н - кінематична в'язкість повітря, при температурі t
пс = 157,5
о С
і - різниця значень температури поверхні труби і повітря:
Pr - число Прандтля для повітря при t
пс = 157,5
о С Pr = 0,683;
C, n - коефіцієнти, які залежать від режиму конвекції
л - коефіцієнт теплопровідності повітря, при температурі:
t
пс = 157,5
о С, л = 3,62 · 10
-2 Вт / м · К;
Втрата тепла паропроводом за 1 годину:
Завдання № 7
Дано:
D = 100мм
t
1 = 500
о С
W = 4м / с
ц = 80
про Знайти:
б -?
Рішення
Коефіцієнт тепловіддачі від газів до труби при поперечному обтіканні під кутом 90
про: Nu - число Нуссельта;
Попередньо визначаємо число Рейнольдса при русі газів:
де н - кінематична в'язкість димових газів при температурі:
t
1 = 500
о С, н = 79,38 · 10
-6 м
2 / с;
При числі Рейнольдса 1 · 10
3 <Re <2 · 10
5 л - коефіцієнт теплопровідності димових газів при температурі: t
г = 500
о С, л = 6,74 · 10
-2 Вт / м · К;
де е
ш - поправочний коефіцієнт, при ш = 80
о в и ш = 1,0
Завдання № 8
Дано:
р = 20атм
Q = 40 · 10
3 ккал / м
2 · год
Знайти:
t
w -?
Δt
s -?
q
пр -?
б
пр -?
Рішення
Температура
кипіння води при тиску р = 20атм t
ж = 213
о С
Граничне значення теплового потоку при кипінні
де Re
пр - критичне значення числа Рейнольдса;
Ar - число Архімеда;
Pr - число Прандтля Pr = 1,49;
r - теплота пароутворення r = 1865,8 кДж / кг;
с
/ - щільність води на нижній лінії насичення с
/ = 805,3 кг / м
3; з
/ / - щільність пари на верхній лінії насичення з
/ / = 10,65 кг / м
3; н - коефіцієнт
кінематичної в'язкості води н = 0,14 · 10
-6 м
2 / с;
l
* - визначальний розмір бульбашки пари при t
ж = 213
о С знаходимо за
таблицею l
* = 0,2 · 10
-6 м;
Для визначення граничного значення коефіцієнта тепловіддачі знаходимо при Re
пр ≥ 10
-2 л - коефіцієнт теплопровідності пари, при температурі
t = 213
о С, л = 3,7 · 10
-2 Вт / м · К;
Так як Q = 46,5 кВт / м
2 <q
пр = 3282кВт / м
2, то в котлі відбувається
бульбашкової кипіння пари.
Коефіцієнт тепловіддачі визначаємо за формулою:
Завдання № 9
Дано:
d = 100мм
l = 1 м
t
1 = 300
о С
t
2 = 25
о С
е
1 = 0,8
е
2 = 0,9
0,3 х0, 3м
Знайти:
Q
1 -?
Рішення
Визначаємо втрату тепла випромінюванням одним погонних метрів сталевого паропроводу в цегляному каналі 0,3 х0, 3м:
де а - висота стінки каналу а = 0,3 м;
Коефіцієнти випромінювання поверхонь труби та приміщення:
де е
1 - ступінь чорноти окисленої стали е
1 = 0,8 (з завдання № 4);
е
2 - ступінь чорноти цегли е
2 = 0,9;
С
о - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла
З
о = 5,67 Вт / м
2 · К
4;