Практическая работа №18. Примеры решения задач

Практическая работа №18

Тема: Расчет тепломассообмена в воздухе при его вынужденном и свободном движении.

Цель: Изучить методику расчета тепломассообмена в воздухе при его вынужденном и свободном движении инаучиться рассчитывать тепловой поток, коэффициенты теплопередачи и теплоотдачи при горизонтальном и вертикальном размещении поверхностей.

Оснащение: Методические указания для выполнения работы. Варианты заданий.

Литература:

1. В. Н. Луканин. Теплотехника. Москва,Высшая Школа, 2009 г

2. Ерофеев В. Л., Семенов П. Д., Пряхин А. С. Теплотехника. Москва, Икц «Академкнига», 2008 г.

3. В. Г. Ерохин, М. Г. Маханько. Сборник задач по основам теплотехники и гидравлики. Москва, Энергия, 1972 г.

Контрольные вопросы:

1. Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи?

2. Какой режим движения окружающего трубу воздуха?

3. Почему можно при расчете принять равенство температур t₂ ~ t_в?

Порядок выполнения работы:

1. Изучаем методические рекомендации к работе.

2. Знакомимся с примерами решения заданий.

3. Выписываем необходимые для решения заданий формулы.

4. В соответствии с вариантом задания производим расчеты.

5. Делаем выводы.

Примеры решения задач

По горизонтально расположенной стальной трубе (λ = 20 Вт/(м×К)) со скоростью W = 25 м/с течет вода, имеющая температуру t_в = 120 °С. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз = 18 °С, давление Р = 0,1 МПа.

Определить:

· коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху;

· коэффициент теплопередачи и тепловой поток q, отнесенный к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁ = 190 мм, внешний d₂ = 210 мм.

Для определения α₂ принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t₂ равной температуре воды.

Решение.

1. Изобразим расчетную схему на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема.

2. Тепловой поток q, отнесенный к 1 м длины трубы, определяем по формуле:

128112 Вт/м.

3. Коэффициент теплопередачи определяем из формулы:

4. В соответствии с условием, принимаем t₂ = t_в = 120 °С и определяем коэффициент α₂теплоотдачи от стенки трубы к воздуху из формулы:

5. Коэффициент α₁теплоотдачи от воды к стенке трубы определяем из формулы:

6. Режим течения воды внутри трубы определяем по числу Рейнольдса:

1615646,

где ν = 0,294×10^-6 м²/с – кинематическая вязкость воды при 120 °С.

Ответ: α₁ = 2104 Вт/(м²×К); α₂ = 1905 Вт/(м²×К); k = 400 Вт/(м×К); q = 128112 Вт/м.

Задача 1.

По горизонтально расположенной стальной трубе (λ = 20 Вт/(м×К)) со скоростью W₁ течет вода, имеющая температуру t_в . Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз, давление Р = 0,1 МПа.

Определить:

· коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху;

· коэффициент теплопередачи и тепловой поток q, отнесенный к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁ , внешний d₂.

Данные по вариантам взять из таблицы 1.4.

Вопросы:

1. Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи?

2. Какой режим движения окружающего трубу воздуха?

3. Почему можно при расчете принять равенство температур t₂ ~ t_в?