книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов
.pdf8. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией определяют критери альными уравнениями, которые включают в себя следующие основ
ные критерии подобия: |
|
|
критерий |
Рейнольдса, характеризующий режим движения теп |
|
лоносителя, |
|
|
|
R e = ^ ; |
(7-21) |
критерий |
Нуссельта, характеризующий теплообмен |
между теп |
лоносителем и стенкой, |
|
|
|
N u = - ^ - ; |
(7-22) |
критерий Прандтля, характеризующий физические свойства теп
лоносителя, |
|
|
|
|
|
Р г = - ^ ; |
|
(7-23) |
|
критерий Грасгофа, |
характеризующий режим движения тепло |
|||
носителя при свободной конвекции, |
|
|
|
|
|
G r = ^ i p G 4 a C T , |
|
(7-24) |
|
где / — определяющий геометрический размер, м; |
|
|||
g — ускорение силы тяжести (g — 9,81 |
м/сек2); |
|
||
W — массовая скорость теплоносителя, |
кг/м2-сек; |
|||
ц — вязкость теплоносителя, н • сек/м2; |
|
|
||
р — плотность теплоносителя, |
кг/м3; |
|
|
|
Р — коэффициент |
объемного |
расширения |
теплоносителя, |
|
1/град. |
|
|
|
|
Физические константы берутся |
по определяющей |
температуре, |
||
за которую обычно принимают среднюю температуру теплоносителя
*Ср или, в особо оговариваемых случаях, температура |
пленки (по |
граничного слоя), вычисляемая по формуле |
|
* „ = - Ц г ^ . |
(7-25) |
При известном критерии Nu коэффициент теплоотдачи вычис
ляют по формуле |
|
a = = - L N u . |
(7-26) |
Рассмотрим основные критериальные уравнения, |
используемые |
при расчете процессов теплообмена. |
|
А. Теплоотдача при вынужденной конвекции. |
|
1. Движение теплоносителя по трубам и каналам: |
|
развитый турбулентный режим (Re> 10000) |
|
Nu = 0,023Re0 .8 Pr°.4 ; |
(7-27) |
переходный режим |
(2300 < Re < 10 ООО) |
|
|
Nu = 0,008Re°.9 Pr0 -4 3 ; |
(7-28) |
ламинарный режим |
(Re<2300) |
|
Nu = a(Re - Pr)° . z (Gr - Pr)° . 1 . |
(7-29) |
|
В уравнениях (7-27) — (7-29) определяющим размером является внутренний диаметр трубы dB или эквивалентный диаметр канала:
где 5 — площадь сечения канала, м2; П — смачиваемый периметр канала, м.
Определяющей температурой в уравнениях (7-27), (7-28) явля ется ifcp, а в уравнении (7-30) — tn!I.
В уравнении (7-29) для горизонтальных труб а = 0,74; для вер тикальных— при движении холодного теплоносителя вверх или го рячего вниз а = 0,63; при движении холодного теплоносителя вниз или горячего вверх а = 0,85.
2. Движение теплоносителя вне труб:
при движении по кольцевому каналу между двумя трубами
Nu=0,023Re°' 8 Pr 0 ' 4 ( - g f - ) M 5 , |
(7-31) |
где Z)B — внутренний диаметр наружной трубы, м; dn — наружный диаметр внутренней трубы, м.
При движении в межтрубном пространстве |
кожухотрубчатых |
|
теплообменников: |
|
|
без перегородок |
Nu = l,16(4K BRe)0 'e Pr°.3 3 ; |
(7-32) |
|
||
при поперечных |
перегородках |
|
|
Nu = 0,2Re°.e Pr0 -3 3 . |
(7-33) |
При вычислении |
Nu и Re в уравнениях (7-31) — (7-33) опреде |
|
ляющим размером принимается наружный диаметр труб du\ в кри терий Re для уравнения (7-33) входит скорость, вычисляемая по приведенному сечению [см. формулу (8-14)].
Б. Теплоотдача при перемешивании жидкости мешалкой:
теплобомен со стенками сосуда
Nu = 0,36Re°K i e 7 Pr0 -3 3 ; |
(7-34) |
теплообмен со стенками змеевика |
|
Nu = 0,87Re°fPr°.3 3 . |
(7-35) |
Определяющим размером для критерия Nu является |
диаметр |
сосуда. Критерий ReM вычисляется по формуле |
|
Reu=-^_, |
(7-36) |
где d — диаметр лопасти мешалки, м;
п— число оборотов мешалки в одну секунду.
В.Теплоотдача при стенании жидкости пленкой.
Стекание жидкости по наружной поверхности горизонтальных труб, расположенных друг над другом с шагом по вертикали t:
|
.при |
*/dH=-l,7-*-2 Nun^O.OOSRe^Pr0 -4 ; |
(7-37) |
|||||
|
при */d H =l,3 |
Нипл = 0,002Ке0 ^л 7 Рг°.4 . |
|
(7-38) |
||||
Стекание жидкости по вертикальной поверхности: |
|
|
|
|||||
при турбулентном течении |
(ReM >2300) |
|
|
|
|
|||
|
|
Ыи п л = 0,01(РеП л-Рг)°.3 3 ; |
|
|
(7-39) |
|||
при ламинарном течении |
(ReM <2300) |
|
|
|
|
|||
|
|
N U n , = 0 , 6 7 R e ° n , n (Pr • ^ Р ) 0 |
' 3 3 , |
|
(7-40) |
|||
где |
Н — высота поверхности, м; |
|
|
|
|
|||
|
бдрив — приведенная толщина пленки, м; |
|
|
|
|
|||
|
|
8 П Р „ В = ( ^ ) М 3 . |
|
|
(7-41) |
|||
В критерии Nunn определяющим размером является |
бщтв; кри |
|||||||
терий ЙеП л вычисляется по формуле |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
w - |
|
|
( 7 - 4 |
2 ) |
где |
Г — линейная плотность орошения, кг/м • сек; |
|
|
|
||||
|
G — расход жидкости, кг/сек; |
|
|
|
|
|||
|
П — периметр |
поверхности, |
по которой |
движется |
пленка, |
м. |
||
В уравнениях |
(7-37), (7-38) определяющей температурой |
явля |
||||||
ется tcv, а в уравнениях (7-39), (7-40) —tn J I . |
|
|
|
|
||||
|
Г. Теплоотдача при свободной конвекции: |
|
|
|
|
|||
|
при |
G r - P r > 2 - 1 0 7 |
Nu = 0,135(Gr.Pr)'/3, |
|
(7-43) |
|||
|
при |
G r - P r < 2 - 107 |
Nu = 0,54(Gr-Pr)V<. |
|
(7-44) |
|||
Определяющей температурой является £ п л ; определяющим раз |
||||||||
мером для горизонтальных труб — du, для вертикальных |
поверхно |
|||||||
стей (и труб) —высота Н. |
|
|
|
|
|
|
||
|
Д. Теплоотдача при конденсации пара. |
|
|
|
|
|||
|
Используются критериальные уравнения: |
|
|
|
|
|||
при |
конденсации |
на наружной |
поверхности |
горизонтальных |
труб |
|||
|
|
N u ™ = - S r ; |
|
|
( 7 " 4 5 > |
|||
К е п л
при конденсации на вертикальных |
поверхностях |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Иеп л < |
400 Ы и п л |
|
1,86 |
|
|
|
|
|
(7-46) |
|||
|
|
= - ^ ; |
' |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Re0 -3 3 |
|
|
|
|
|
||
R e n l > 4 0 0 |
N u n , = |
|
|
-. |
|
К е " л . . . |
|
. |
(7-47) |
|||||
п л |
|
п л |
6,25 (RenjI — 400) Pr-°>3 3 |
+ |
1580 |
4 |
' |
|||||||
Определяющим |
размеров для |
Ми п л |
|
является |
бщшв; критерий |
|||||||||
R e M вычисляется |
по формуле |
(7-42). Для вертикальной |
поверхно |
|||||||||||
сти высотой Я критерий RenJ j имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
R e ™ = - ^ - . |
|
|
|
|
|
|
|
(7-48) |
||||
а для z расположенных друг над другом |
горизонтальных |
труб |
||||||||||||
|
|
R e M = J ^ 2 - , |
|
|
|
|
|
|
(7-49) |
|||||
где q — удельный тепловой поток, втім2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
г—-теплота конденсации |
|
при |
температуре |
насыщения, |
дж/кг. |
|||||||||
Если в аппарате |
п горизонтальных |
труб |
|
составляют |
m верти- |
|||||||||
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кальных рядов, то |
|
z=—. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяющей |
температурой |
в уравнениях |
(7-45)—:(7-47) яв |
|||||||||||
ляется £ПЛ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е. Теплоотдача при кипении жидкости. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Здесь используется критериальное уравнение |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
N u K „ n = 5 4 - ^ , |
|
|
|
|
|
|
(7-50) |
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nuu K |
„=n 4= -^ ] V/ - | - ; |
|
|
|
|
|
(7-51) |
|||||
|
|
|
К |
= 1 |
^ - |
|
|
|
|
|
|
|
(7-52) |
|
|
|
|
|
|
Varw |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
здесь р и р п — плотность жидкости и пара, |
кг/м3; |
|
|
|
|
|||||||||
w — эмпирическая |
|
величина, |
вычисляемая по формуле |
|||||||||||
|
|
•ш=0,078 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где ро — плотность пара при давлении 1 ата, |
кг/м3. |
|
|
|
||||||||||
Ж. Теплоотдача |
при |
|
непосредственном |
|
соприкосновении |
|||||||||
теплоносителей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплообмен при соприкосновении газа с жидкостью в насадоч- |
||||||||||||||
ных колоннах характеризуется |
уравнением |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Nu = aRe°r -7 Re^7 Pr°.3 3 , |
|
|
|
|
|
(7-54) |
||||||
где |
а =0,01 при |
охлаждении сухого |
газа |
и а = 0,17х1 '1 5 при охлаж |
|||||||||
дении парогазовых смесей (х — содержание пара |
|
в смеси .в объем |
|||||||||||
ных долях). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Критерий Ргг для газов вычисляется по формуле |
(7-23), а кри |
|||||||||||
терий |
Рейнольдса для газа Rer |
и жидкости |
Re)K |
— по |
формулам: |
||||||||
|
|
|
R e r |
= - 4 ^ > |
|
|
|
|
|
|
|
(7-55) |
|
|
|
|
|
/Кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re«= |
/ Н - ж |
|
|
|
|
|
|
|
(7-56) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
Wr |
и WH |
• массовые скорости |
газа |
и жидкости, |
отнесенные |
|||||||
|
|
|
ко всему сечению аппарата,,кг/м2 |
• сек; |
|
|
|
||||||
|
|
f — удельная поверхность насадки, |
м2/м3. |
|
|
|
|||||||
|
Определяющим размером для Nu является эквивалентный диа |
||||||||||||
метр насадки: |
|
4е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7-57) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
є — свободный объем насадки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
9. При конденсации перегретого пара с последующим |
охлажде |
|||||||||||
нием конденсата теплообменник разбивается на три зоны |
(/, ТУ, / / / ) : |
||||||||||||
зону охлаждения пара от начальной температуры |
Tt |
до |
темпера |
||||||||||
|
|
|
туры |
насыщения Tz; зону |
|
конденса |
|||||||
|
|
|
ции пара и зону охлаждения конден |
||||||||||
|
|
|
сата |
до температуры |
Г2 |
(рис. 7-1). |
|||||||
|
|
|
|
Рис. 7-1. Графики изменения темпе |
|||||||||
|
|
|
|
ратур |
теплоносителей при |
конденса |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ции перегретого |
пара: |
|
|||||
|
|
|
|
/ — зона |
о х л а ж д е н и я |
пара; |
/ / — зона кон |
||||||
|
|
|
|
денсации; |
/ / / — зона |
о х л а ж д е н и я |
конден |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сата |
|
|
|
|
|
Поверхность теплообмена каждой зоны определяют по формуле (7-11); тепловые нагрузки по зонам находят по формулам (7-6) и (7-3) соответственно; коэффициенты теплоотдачи считаются от дельно для каждой зоны в соответствии с происходящим в ней про цессом; средние температурные напоры вычисляют по формуле (7-12) или (7-13). Температуру холодного теплоносителя на грани цах зон определяют из теплового баланса соответствующей зоны (см. рис. 7-1):
Qnep |
= gc(t2" — ty), |
(7-58) |
|
|
(7-59) |
Расход охлаждающего теплоносителя |
|
|
g = |
2 |
(7-60) |
где
Q — Qnep + QKOHA+ фохл>
10. При периодическом процессе охлаждения теплоносителя от Ті до Т2 охлаждающим теплоносителем с постоянной начальной температурой U его конечная температура изменяется от f в на чале процесса до h в конце.
Средний температурный напор
|
|
2,3 1с |
|
|
*MlgA |
' |
V 0І> |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А= |
T |
' ~ h , |
=• |
1г~*} |
• |
|
(7-62) |
|
|
Средняя конечная температура холодного теплоносителя |
|
||||||||
|
|
kcp = ^i+@cp-2,3lgA |
|
|
(7-63) |
|||||
|
При периодическом нагревании от ti до ti |
конечная температура |
||||||||
нагревающего |
теплоносителя изменяется |
от |
Т'г |
до Т% (при |
Т± = |
|||||
— const); в этом случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Є с р = о о , |
|
2 T , - t , |
' г з л \ g A • |
( 7 _ 6 4 ) |
||||
|
|
2 , 3 |
l g |
T,-t2 |
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T2-tx |
|
Тї-h |
|
|
(7-65) |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
11. Теплообмен между газом и твердыми частицами, находящи |
|||||||||
мися в кипящем слое, характеризуется уравнениями: |
|
|||||||||
|
|
при Re0 <10 |
Nu = 0,00353ReJ.55cu-1; |
(7-66) |
||||||
|
при |
Re 0 =30 ч- 120 Nu=0,01Re0 Ar0 '1 7 5 |
( - j ^ ) 0 ' " 5 ; |
(7-67) |
||||||
|
при |
Re 0 >120 N u = 0 , 0 1 6 R e S ' 8 A r ° ' 1 7 5 ( - | - j 0 - 4 5 , |
(7-68) |
|||||||
где |
d — диаметр твердых частиц, м; |
|
|
|
|
|||||
|
Нц — высота неподвижного |
(насыпного) слоя, м; |
|
|||||||
|
w0 |
число псевдоожижения; |
|
|
|
|
||||
|
( 0 = — |
|
|
|
|
|||||
|
wQ |
|
скорость газа, |
отнесенная к полному се |
||||||
|
wo — фиктивная |
|||||||||
|
|
чению аппарата, |
м/сек; |
|
|
|
|
|||
|
w'Q — скорость псевдоожижения. |
|
|
частиц d, критерий |
||||||
|
Критерий |
Nu рассчитывают |
по |
диаметру |
||||||
Reo — по величинам d и wo, критерий Архимеда вычисляют по фор муле
А г = |
Р> , |
(7-69) |
где pi и р — плотность частиц и газа, |
кг/м3. |
|
При теплообмене между кипящим слоем и помещенной в слой поверхностью теплообмена используется уравнение
N u = 2 l 5 |
R e ° ' 3 9 |
I |
( 1 - ю 2 ' |
а при обмене между слоем и стенками аппарата N u = 3 , 7 5 - ( ^ M g c o ) M 7 ,
где є — пористость слоя.
Конечную температуру газа определяют по формуле
7 ^ = 7 W r 1 - ^ T q Z 7 r ,
где
Я |
a F |
|
GC ' |
(7-70)
(7-71)
(7-72)
F— поверхность находящихся в слое твердых частиц, опре деляемая по формуле
6GTB |
^ _ 7 3 j |
pd |
' |
где G T B — масса твердых частиц, находящихся в слое, кг;
С— теплоемкость газа, дж/кг • град.
12.Количество тепла, излучаемого телом в единицу времени, определяют по закону Стефана—Больцмана:
Q = £ C ^ ( w ) 4 ' |
|
|
|
< 7 - 7 4 > |
||
где Т — температура тела, °К; |
|
|
|
|
|
|
Cs — коэффициент излучения |
абсолютно черного |
тела |
||||
C s =5,6 8 |
вф*^)4; |
|
|
|
||
є — степень черноты |
данного тела, |
которая |
в |
соответствии |
||
с законом Кирхгофа характеризует поглощательную спо |
||||||
собность любого |
тела по |
сравнению |
с |
поглощательной |
||
способностью абсолютно |
черного |
тела. |
|
|
||
Тепловой поток между |
телами, |
имеющими |
температуру 7Л(°К) |
|||
и 7Л(°К), равен |
|
|
|
|
|
|
Q = £ - P c ^ [ ( t ) 4 w ) 4 ] вт- |
|
<7-75) |
||||
где F — условная расчетная поверхность теплообмена, mz; Бщ> — приведенная степень черноты системы.
Если одно тело расположено внутри другого полого тела, то по верхность внутреннего тела F\ является расчетной, а коэффициент еП р вычисляется по формуле
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
(7-76) |
где |
Fi — поверхность наружного тела, м2; |
|
|
|
|
|
|||||
єі |
и є2 — степени черноты внутреннего и наружного тел. |
|
|
||||||||
Если Л - С^г, |
то є п р |
= еі и расчетной |
поверхностью |
является по |
|||||||
верхность Fi. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество |
тепла, |
передаваемого |
лучеиспусканием |
от |
газа |
||||||
к стенке, равно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q = s C T C s F [ e r ( ^ L . ) 4 _ s ; ( - ^ - ) 4 ] , |
|
|
|
(7-77) |
|||||
где |
Тг и 7 С Т — температуры газа и стенки, °К; |
|
|
||||||||
|
єг |
и |
— степень черноты газа при температурах газа |
||||||||
|
|
|
|
и стенки соответственно; |
|
|
|
|
|||
&' |
= - 7 г ( е С т + 1 ) — эффективная степень черноты |
стенки; |
|
||||||||
ст |
2 |
|
вС т — степень черноты |
материала стенки. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
Степени черноты некоторых материалов приведены в приложе |
|||||||||||
нии X I ; степень |
черноты водяного |
пара |
и двуокиси углерода |
и их |
|||||||
смеси |
можно |
определить с помощью |
графиков |
на |
рис. 11-7 и |
||||||
11-8 [331. |
|
|
|
|
|
|
Гст (°К) |
|
|
||
13. Тепло, отдаваемое стенкой с температурой |
в |
среду |
|||||||||
с температурой |
Т(°К), |
складывается из тепла, |
передаваемого кон |
||||||||
векцией, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QK = aF(tCT |
— t) |
вт, |
|
|
|
|
(7-78) |
и тепла, передаваемого |
лучеиспусканием, |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Q = ^ . [ ( - W - ) 4 - ( w ) 4 ] |
|
|
|
|
(7-79) |
|||
Общее количество тепла |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Q={a+aJI)F{tCrr-~t)=aQF{tCr |
— t) |
вт, |
|
|
(7-80) |
|||||
где ссл — коэффициент теплоотдачи |
лучеиспусканием: |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е С 5 |
[(-щг) "~ ("ТОО") |
• вт/м2 |
• град; |
|
|
(7-81) |
||
<2о=а+ал -—общий коэффициент теплоотдачи, |
вт/м2 • град. |
в |
поме |
||||||||
Общий коэффициент ао для аппаратов, установленных |
|||||||||||
щении, может быть вычислен по приближенной формуле (при fC T =
= 50+350° С): |
|
a 0 =(9,3 + 0,058fCT) втім2-град. |
(7-82) |
Потери тепла от поверхности, аппарата в окружающую |
среду |
определяют по формуле (7-80). |
|
Контрольные задачи
Задача 1. Пары вскипания, образующиеся при опоражнивании варочного котла, используются для нагревания воды, которая идет
на промывку целлюлозы. |
Начальная |
температура воды |
^ = 10° С, |
|||||
конечная £>=45° С. Определить |
производительность |
теплообмен |
||||||
ника по нагреваемой воде, если в него |
поступает |
8500 кг/ч паров |
||||||
вскипания при давлении 1,225 бар (1,25 |
кгс/см2). |
|
|
|
|
|||
Задача 2. Водно-спиртовые |
пары |
спиртовой |
колонны |
|
конден |
|||
сируются в дефлегматоре |
водой, |
поступающей в аппарат |
в летний |
|||||
период при температуре Л(Л> = 22°С, а |
в зимний — при температуре |
|||||||
^і(з) = 8° С. Расход паров |
G = 3000 кг/ч, |
теплота конденсации |
их г = |
|||||
= 1,9'106 дж/кг. Определить расход воды |
в дефлегматоре, |
если ее |
||||||
конечная температура летом и зимой ^ = 4 5 ° С. |
|
|
|
|
||||
Задача 3. Объем котла для варки |
сульфитной |
целлюлозы V = |
||||||
= 320 м3, удельная поверхность равна |
а = 0,8 (отношение |
внешней |
||||||
поверхности котла к объему). Конечная |
температура |
варки Т = |
||||||
= 133° С поддерживается |
постоянной в течение т = 1 ч. |
Определить |
||||||
потери тепла в окружающую среду за этот период, если коэффици
ент теплопередачи от массы к воздуху равен k = 6 вт/м2-град |
и тем |
|||
пература воздуха ^ = 28° С. |
|
|
|
|
Задача 4. При сушке целлюлозы на цилиндрах |
при атмосфер |
|||
ном давлении температура влажного |
полотна |
устанавливается |
||
в пределах |
г = 70°С, а температура стенки цилиндра tc^ |
=110° С. |
||
Определить |
необходимую температуру |
греющего |
пара, |
подавае |
мого в цилиндр, если коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке
цилиндра |
cti = 7000 вт/м2 |
- град, |
от стенки к |
полотну |
ал = |
|
=250 вт/м2 |
• град. Толщина |
стенки цилиндра 6 = 2 5 |
мм, |
теплопро |
||
водность ее Я = 45 вт/м • град. |
|
|
|
|
||
Задача |
5. Определить коэффициент теплопередачи от жидкости, |
|||||
находящейся в регенерационной цистерне, к окружающему |
воздуху. |
|||||
Внутренний |
диаметр стальной цистерны (цилиндрической) |
di — |
||||
=3250 мм, толщина стенки 62=26 мм, коэффициент теплопровод
ности Я 2 = 4 5 вт/м-град. |
Цистерна изнутри футерована |
шамотным |
||
кирпичом, толщина футеровки S1 = 100 мм, теплопроводность Яі = |
||||
= 0,81 вт/м-град. Снаружи цистерна покрыта |
слоем |
теплоизоля |
||
ции толщиной бз = 65 мм |
(Я3 =0,06 вт/м-град). |
Коэффициенты теп |
||
лоотдачи от жидкости к стенке <хі=116 вт/м2• град, |
от наружной по |
|||
верхности к воздуху (с учетом лучеиспускания) |
« 2 |
= 16 |
вт/м2-град. |
|
Использовать формулу плоской стенки. |
|
|
|
|
Задача 6. Определить |
потери тепла с 1 пог. м трубопровода, |
|||
в котором протекает горячая вода с температурой 7, =85°С. Тем
пература |
окружающего |
воздуха |
z1 = 18° С. Диаметр трубы di/dz = |
||||
= 150/165 мм, коэффициент теплопроводности |
стенки |
трубы |
Я = |
||||
= 50 вт/м-град. |
Коэффициенты |
теплоотдачи |
ai=900 |
вт/м2• |
град, |
||
аг=11 вт/м2-град. |
|
|
|
|
|
||
Задача |
7. В |
теплообменнике |
охлаждается |
0,2 кг/сек воды от |
|||
начальной |
температуры |
7'і = 80°С до То = 35° С. Расход |
охлаждаю |
||||
щей воды . g=0,6 |
кг/сек |
с начальной температурой 4 = Ю°С. Опре- |
|||||
делить средний температурный напор при работе |
теплообменника |
|||||||||
по схеме прямотока и противотока. |
|
|
|
|
||||||
Задача 8. Определить поверхность противоточного теплообмен |
||||||||||
ника |
для охлаждения |
0,5 |
кг/сек |
оборотной |
воды |
от |
температуры |
|||
7'і = 75°С до 7,2 = 30°С. Охлаждение проводится |
речной водой с на |
|||||||||
чальной температурой |
гі = 8°С и конечной |
^ = 3 0 ° С. Коэффициент |
||||||||
теплопередачи k = 800 вт/м2 • |
град. |
|
|
|
|
|
||||
Задача |
9. Определить |
коэффициент теплоотдачи |
к охлаждаю |
|||||||
щей |
воде, |
движущейся |
вниз |
по |
вертикальной |
трубе |
диаметром |
|||
d=\5 |
мм. |
Секундный |
расход |
воды g" = 0,02 кг/сек, |
средняя темпе |
|||||
ратура ее ^ср = 18°С, а температура стенки ^С т=32°С.
Задача 10. В прямоугольном канале пластинчатого теплообмен
ника сечением 2Х 160 мм движется вода со скоростью ш = 0,8 |
м/сек. |
||||||
Определить коэффициент теплоотдачи от стенки |
к воде, если |
сред |
|||||
няя температура воды £ = 20° С. |
|
|
|
|
|
||
Задача 11. По |
трубе |
диаметром |
15X1,5 мм |
протекает |
вода |
||
со скоростью w — \ |
м/сек. |
Температура |
воды |
на входе |
7, 1 = 70°С, |
||
средняя температура стенки £Ст = 18 С. Какой |
длины нужно |
взять |
|||||
трубу, чтобы температура |
воды на выходе из нее была |
72=22° С? |
|||||
Задача 12. Воздух при нормальном |
давлении |
нагревается |
в во |
||||
дяном трубчатом теплообменнике, изготовленном из стальных труб диаметром 26X2 мм, от начальной температуры 18°С до конечной
78° С. Число труб |
в теплообменнике |
п = 121, диаметр |
кожуха |
DB = |
= 400 мм. Определить коэффициент |
теплопередачи |
в теплообмен |
||
нике, если воздух |
движется в межтрубном пространстве |
парал |
||
лельно трубкам со скоростью 12 м/сек. |
|
|
||
Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке cci = 2000 вт/м2 |
• град. |
|||
Задача 13. По вертикальной стенке пленочного |
холодильника |
|||
стекает пленкой раствор со средней температурой 0°С. Расход рас
твора Г = 2,5 кг/сек |
на 1 м ширины стенки. Высота холодильника |
|
2 м. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки к |
раствору. |
|
Константы раствора при 0°С: плотность р = 1080 кг/м3; |
вязкость |
|
р. = 2 - Ю - 3 н-сек/м2; |
теплоемкость с = 3680 дж/кг• град; |
теплопро |
водность ^,'=0,56 вт/м • град'. |
|
|
Задача 14. Оросительный конденсатор состоит из ряда |
горизон |
|
тальных труб диаметром 57x2,5 мм, длиной 3 м. Шаг между тру бами по вертикали £=100 мм. Количество орошающей воды G = = 1,2 кг/сек. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки к воде
при средней температуре воды 30° С. |
|
|
|
|
||||
Задача 15. |
|
Определить |
коэффициент теплоотдачи |
от кислоты |
||||
к вертикальной |
стенке высотой 3 м, если средняя температура |
кис |
||||||
лоты 30° С, а температура стенки 18° С. |
|
р = 1830 кг/м3; |
|
|||||
Константы |
кислоты при £=24° С: плотность |
вяз |
||||||
кость р = 2 5 |
- Ю - 3 н-сек/м2; |
теплоемкость |
£ =1470 |
дж/кг-град; |
||||
теплопроводность Л = 0,265 вт/м-град; |
коэффициент объемного рас |
|||||||
ширения р = 57- Ю-5 |
1 /°С. |
|
|
|
|
|
||
Задача 16. |
Какое |
количество тепла |
теряется от 1 пог. м длины |
|||||
паропровода в окружающую среду свободной конвекцией, если на ружный диаметр трубопровода da = 78 мм, средняя температура его