Домашнє завдання з

Перед виконанням ДЗ З необхідно проробити відповідні поділи по конспе­кту лекцій і літературі що рекомендується. Для виконання ДЗ 3 необхідно вивчити і знати такі питання: основні положення конвективного теплообміну, вільна і змушена конвекція, безрозмірні числа подоби, теплопередача через плоску і циліндричну стінку.

Приклад виконання ДЗЗ.

По горизонтально розташованій сталевій трубі (λ =20 Вт/(м.К)) із швидкістю ω палить вода, що має температуру t_в. Зовні труба прохолоджується навколиш­нім повітрям, температура котрого t_пов, тиск 0,1 МПа. Визначите коефіцієнти тепловіддачі α₁ и α₂ відповідно від води до стінки труби і від стінки труби до повітря; коефіцієнт теплопередачі й тепловий потік q₁, віднесений до 1 м довжи­ни труби, якщо внутрішній діаметр дорівнює d₁ ?зовнішній d₂ . Для визначення α₂ прийняти в першому наближенні температуру зовнішньої поверхні труби t₂ рів­ній температурі води.

Фізичні параметри води при t_в визначаються по таблиці XI [1] додатки (λ_о, ν_о, Рг).

Для визначення режиму прямування і вибору розрахункового рівняння не­обхідно обчислити число Рейнодьдса

При значенні Rе > 10⁴ має місце розвитий турбулентний режим прямування і використовується критеріальне рівняння акад. М.А.Міхєєва[1,2].

Ця формула справедлива при Rе = 10⁴ ÷ 5 10⁶; Рг = 0,6 - 2500. За визначальну температуру прийнята середня температура рідини (t_в). Поправочний коефіці­єнт ξ , для коротких труб (1/d <50) вибирається по таблиці 17.1 [2] у залежності від 1/d і Rе. Якщо 1/d ≥ 50,те ξ = 1.

Коефіцієнт тепловіддачі від води до стінки труби визначається з вираження числа Нусельта.

Для визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінки труби до повітря (при вільному прямуванні повітря в необмеженому обсязі) використовуємо критері­альне рівняння

Фізичні параметри повітря (λ, ν, Рг) визначаються при середній температурі

по таблиці 4 [3].

Число Грасгофа

Число Прандтля Рг = ν /а (по таблиці)

Коефіцієнти С і п визначаються в залежності від значення (Gг Рг):

при 5 10² ÷ 2·10⁷, С = 0,54 і n = 0_,25;

при 2 10⁷ ÷ 1·10¹³, С = 0,135 і n = 0,33.

Коефіцієнт тепловіддачі α₂ визначається з вираження числа Нусельта

Коефіцієнт теплопередачі через циліндричну стінку

Питомий тепловий потік, віднесений до 1 м довжини труби

Відповісти на питання:

1 Який режим прямування води усередині труби у вашому варіанті задачі і чому?

2 Який режим прямування навколишню трубу повітря і чому?

3 Чому можна при розрахунку прийняти рівність температур

Домашнє завдання 4

Перед виконанням Д3 4 необхідно проробити відповідні поділи по конспе­кті лекцій і що рекомендується літературі. Для виконання ДЗ 4 необхідно вивчити і знати такі питання: призначення і класифікація теплообмінних апаратів, методику конструктивного і перевірочного розрахунку теплообмінних апаратів, рівняння теплового балансу і теплопередачі і серед­нього температурного напору.

Приклад виконання Д3 4.

Визначити поверхню нагрівання рекуперативного газоповітряного теплооб­мінника при прямоточній і противоточній схемах прямування теплоносіїв, якщо об'ємна витрата нагріваємого повітря при нормальних умовах Vн, середній ко­ефіцієнт теплопередачі від продуктів згорання до повітря К, початкові і кінцеві температури продуктів згорання і повітря відповідно t^!₁, t^!!_1, t^!₂, t^!!₂. Зобразити графіки зміни температур теплоносіїв для обох випадків.

Середня температура повітря

Дійсний обсяг повітря

Секундна витрата повітря

Середня теплоємність повітря в інтервалі температур t^!₂ - t^!!₂

Теплова продуктивність теплообмінного апарата

Середній температурний напір визначається по формулі:

Δt_б – велика різниця температур;

Δt_м – менша різниця температур.

Наприклад, для прямоточного теплообміннику велика різниця температур Δt_б завжди на вході, а менша різниця температур Δt_м на виході теплообмінного апарата. Для противоточного теплообмінника попередньо треба обчислити різ­ницю температур теплоносіїв на вході і виході з теплообмінного апарата, тоді стане відомо, де Δt_б і Δt_м .

Поверхня нагрівання теплообмінного апарата необхідно визначити з рівнян­ня теплопередачі.

За інших рівних умов противоточний теплообмінний апарат має більший температурний напір і відповідно меншу поверхню нагрівання, чим прямоточ­ний теплообмінний апарат.

При побудові графіків зміни теплоносіїв у залежності від поверхні нагріван­ня необхідно врахувати співвідношення водяних еквівалентів що гріє і нагріва­ємого теплоносіїв.