Xreferat.com » Рефераты по физике » Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена

1. Стационарная передача через плоскую стенку


Теплота дымовых газов передаётся через стенку воде. Принимая температуру газов tж1, воды tж2, коэффициент теплоотдачи газами стенки α1 и от стенки воде α2 и считая стенку плоской, требуется:

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 δ2 (λ2=50 Вт/(м·єС);

б) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной δ3 (λ3=2 Вт/(м·єС);

в) стенка стальная, со стороны газов покрыта слоем сажи толщиной δ1=2 мм (λ1=0,2 Вт/(м·єС);

г) стенка стальная, со стороны воды покрыта слоем накипи толщиной δ3, а со стороны газов – сажей толщиной δ1.

2. Определить температуры всех слоев стенки для случая г.

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

Дано: tж1=950єС, tж2=210єС, α1=65 Вт/(м2·єС), α2·10-3=2,1 Вт/(м2·єС), δ2=19 мм, δ3=5 мм.

Термическое сопротивление теплопередаче:


Основы тепломассообмена


Основы тепломассообмена


Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена


Коэффициенты теплопередачи

Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена

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


Основы тепломассообмена


Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена

Температуры всех слоев стенки для случая г.

Плотность теплового потока от газов к стенке


Основы тепломассообмена


отсюда Основы тепломассообмена

Плотность теплового пока через слой сажи

Основы тепломассообмена


Отсюда Основы тепломассообмена

Плотность теплового потока через стальную стенку


Основы тепломассообмена


Отсюда Основы тепломассообмена

Плотность теплового потока через слой накипи


Основы тепломассообмена


Отсюда Основы тепломассообмена


Основы тепломассообмена

2. Расчет тепловой изоляции


Стальная труба (λтр) внутренним диаметром d с толщиной стенки δ1 покрыта слоем изоляции, коэффициент теплопроводности которой λиз. По трубе протекает вода, температура которой tж1. Коэффициент теплоотдачи воды к стенке α1. Снаружи труба омывается свободным потоком воздуха, температура которого tж2=20єС; коэффициент теплоотдачи к воздуху α2 =10 Вт/(м2·єС);

Требуется:

Найти толщину изоляционного материала, обеспечивающую температуру наружной поверхности изоляции 60єС.

Сопоставить тепловые потоки через трубу с изоляцией и без неё при тех же tж1, tж2, α1 и α2.

Дано: d=66 мм; tж1=250°С; α110-3=1,7 Вт/(м2°С); λиз=0,08 Вт/(м2°С); λтр=48Вт/(м2°С).

Линейная плотность теплового потока через изолированную трубу


Основы тепломассообмена


Линейная плотность теплового потока от изоляции к наружному воздуху


Основы тепломассообмена


Приравниваем правые части этих уравнений и представим решение в виде

Основы тепломассообмена


Где


Основы тепломассообмена


Подставим значение соответствующих величин и получим

Основы тепломассообмена

Для графического решения полученного уравнения зададимся значениями dиз, определим y и Основы тепломассообмена, 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

Основы тепломассообмена


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

Основы тепломассообменаОсновы тепломассообмена

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

Линейная плотность теплового потока через изолированную трубу

Основы тепломассообмена

Линейная плотность теплового потока неизолированного трубопровода


Основы тепломассообмена=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=20єС помещен в печь, температура в которой tж. Суммарный коэффициент теплоотдачи к поверхности вала α.

Определить:

Время τ1, необходимое для нагрева вала, если нагрев считается законченным, когда температура на оси вала tr=0=tж-20єС.

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

Значение температур на поверхности и оси вала через τ2=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8) · τ1 после начала нагрева.

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

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

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 α найдем значения критерия Био


Основы тепломассообмена


Основы тепломассообмена


По номограмме F0=2,3

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

Основы тепломассообмена

Основы тепломассообмена


τ2 0,2τ1 0,4τ1 0,6τ1 0,8τ1
τ2, с 5200 10400 15600 20800

Основы тепломассообмена


0,46


0,92


1,39


1,85

Θr=R 0,3 0,14 0,054 0,023
tr=R,°C 951 1164 1278 1319
Θr=0 0,45 0,2 0,08 0,035
tr=0 752 1084 1244 1303

Основы тепломассообмена


4. Сложный теплообмен


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

Дано: d=320 мм, tж=29 єС, εпр=0,8, tс1=300 єС.

Решение:

Тепловые потери излучением:


Основы тепломассообмена


Тепловые потери конвекцией


Основы тепломассообмена

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией используем критериальное уравнение

Основы тепломассообмена

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

Значение

Nuж=0,47·(Основы тепломассообмена·106)0,25=84

Средний коэффициент теплоотдачи


Основы тепломассообмена


Тепловые потери конвекцией

Основы тепломассообмена

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

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: