РГР - Термодинамика Расчёт теплоносителя
Подождите немного. Документ загружается.
Изм. Лист № Документа
Подпись
Дата
Лист
1
ФП-361.01.02.3.2.5
Разработал
Лаврив Е. Б.
Руковод.
Хокканен
В.Н.
Н.Контр.
Утв. Хокканен
В.Н.
Расчет
теплообменника
Лит. Листов
7
МГТУ кафедра ЭиТ
Условие задания и исходные данные:
Из условия мы имеем, что по металлической трубе длиной
движется
теплоноситель А со скоростью
1
. Средняя температура теплоносителя -
1ж
t
. Внутренняя поверхность трубопровода диаметром
2
d
покрытая
слоем накипи толщиной
1
, наружная поверхность диаметром
3
d
покрыта слоем сажи толщиной
2
. Снаружи труба омывается
теплоносителем B, направляемым к оси трубы под углом
. Скорость
потока
2
. Средняя температура теплоносителя
2ж
t
.
Необходимо:
1. Определить среднее значение коэффициента теплоотдачи
1
, от
теплоносителя B к поверхности слоя сажи.
2. . Определить среднее значение коэффициента теплоотдачи
2
, от
поверхности слоя накипи к теплоносителю А.
3. Вычислить коэффициент теплопередачи.
4. Вычислить количество теплоты, которое передается от теплоносителя
B к теплоносителю А с одного метра и со всей заданной длины трубы.
5. Определить среднее значение температур: внутренней -
1c
t
и
наружной -
3c
t
, стенок трубы, на поверхности сажи и накипи
2c
t
и
4c
t
соответственно.
6. Изобразить качественную эпюру изменения температур по толщине
каждого слоя.
Данные для выполнения задания:
2
d
- 32 мм
3
d
- 50 мм
1
- 1.0 мм
2
- 1.5 мм
1
- 0.6 м/с
1ж
t
- 120
С
2
- 3 м/с
2ж
t
- 350
С
-
40
- 6 м
А - вода
B – пар водяной
Изм. Лист
№ Документа_ Подпись_
_Дат
а_
Лист
_
ФП-361.01.02.3.2.5
Расчет теплопередачи:
1. Изобразим схему рассматриваемой многослойной стенки
1
d
=
2
d
- 2
1
=
001,02032,0
0,03 м;
2
d
= 0,032 м;
3
d
= 0,05 м;
4
d
=
3
d
+ 2
2
=
0015,0205,0
0,053 м;
2. Определим коэффициент теплоотдачи
1
, от водяного пара к
наружной поверхности слоя сажи.
Принимаем температуру стенки
1c
t
= 300
С
при температуре
2ж
t
= 350
С
.
Физические свойства теплоносителя:
26
/10234,0 см
ж
ж
Pr
=4,03
)/(1070.10
2
КмВт
ж
1
Pr
с
=2,13 (при температуре стенки
1c
t
= 300)
Коэффициент температурного расширения:
350273
1
273
1
2
ж
t
= 0,0016 (1/К)
Определим число Рейнольдса:
6
24
10234,0
3053,0
Re
ж
ж
d
= 679,49
3
10
4
10Re
ж
, следовательно характер течения пара в трубе турбулентный.
Рассчитаем число Нуссельта:
8,0
Re018,0
жж
Nu
Где
4
d
113,2
1,0
Следовательно:
1,0)1049.679(018.0
8,03
ж
Nu
=833,72
Коэффициент теплоотдачи:
3
Изм. Лист
№ Документа_ Подпись_
_Дат
а_
Лист
_
ФП-361.01.02.3.2.5
1
=
4
d
Nu
ж
88.0
053.0
1070.10 833.72
2
=1481,19
К
2
Вт/м
, где ε – поправочный коэффициент в зависимости от угла атаки. При
φ=40°, ε=0.88.
4
Изм. Лист
№ Документа_ Подпись_
_Дат
а_
Лист
_
ФП-361.01.02.3.2.5
3. Определим коэффициент теплоотдачи
2
от внутренней поверхности
слоя накипи к теплоносителю А - воде.
Принимаем температуру стенки
4c
t
= 130
С
При температуре
1ж
t
= 120
С
физические свойства теплоносителя:
ж
0,686
К
2
Вт/м
ж
Pr
1,47
ж
26
/10252,0 см
120273
1
273
1
1
ж
t
= 0.00254 (1/К)
4
Pr
c
1,35 (при температуре стенки
4c
t
= 130
С
)
Число Рейнольдса:
ж
ж
d
11
Re
6
10252,0
6,003,0
= 71428.6
Так как число
ж
Re
больше чем 2300, то режим движения теплоносителя –
турбулентный.
Определим число Нуссельта для воды:
25.0
4
43.08,0
)(Pr021,0
с
rж
жeж
P
P
RNu
, где
=1, так как отношение
50
1
d
1)
35,1
47,1
(47,171428.6 021,0
25.043.08,0
ж
Nu
206.18
Определим коэффициент теплоотдачи:
2
=
1
d
Nu
ж
03.0
686.0 206.18
= 4714.65
К
2
Вт/м
4. Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи:
1
k
=
121
2
2
3
3
4
41
1
ln
2
1
ln
2
1
ln
2
11
1
dd
d
d
d
d
d
d
nmpc
,
где
c
= 0,12
)/( КмВт
коэффициент теплопроводности сажи;
n
= 0,13
)/( КмВт
коэффициент теплопроводности накипи;
mp
= 378
)/( КмВт
коэффициент теплопроводности медной трубы;
03.065.4714
1
03.0
032.0
ln
13.02
1
032.0
05.0
ln
3782
1
05.0
053.0
ln
12.02
1
053.0 1481.19
1
1
1
k
= 1.95
КВт/м
5. Вычислим тепловой поток, приходящийся на 1 м трубы:
)120350(14.31.95 )(
1211 жж
ttkq
1412.89
Вт/м
6. Вычислим тепловой поток по всей длине трубы:
689.1412
11
qQ
=8477,33
Вт
7. Определим температуру внутренней стенки:
5
Изм. Лист
№ Документа_ Подпись_
_Дат
а_
Лист
_
ФП-361.01.02.3.2.5
19.14810.033.14
1412.89
120
11
1
14
d
q
tt
жc
=130,12
C
Так как температура наружной стенки
4c
t
отличается от заданной
4c
t
менее чем на 3%, то расчет считаем законченным.
8. Температуры поверхностей:
3c
t
=
4c
t
+
п
q
2
1
1
2
ln
d
d
=
)
03.0
032.0
ln(
13.03.142
1412.89
12.301
=241,8
C
2c
t
=
3c
t
+
mp
q
2
1
2
3
ln
d
d
=241,8 +
)
032.0
05.0
ln(
3783.142
1412.89
=242,1
C
1c
t
=
2c
t
+
ñ
q
2
1
3
4
ln
d
d
=242,1 +
)
05.0
053.0
ln(
12.03.142
1412.89
=351,3
C
9. Изобразим качественную эпюру измнения температуры:
6
Изм. Лист
№ Документа_ Подпись_
_Дат
а_
Лист
_
ФП-361.01.02.3.2.5
Список использованной литературы:
Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб.
Пособеи для вузов. 4-е изд., стереот.-М.: Аз-book, 2008-469 с., ил.
7
Изм. Лист
№ Документа_ Подпись_
_Дат
а_
Лист
_
ФП-361.01.02.3.2.5
Содержание:
Условие задания и исходные данные – стр. 1
Расчет теплообменника – стр. 2-4
Качественная эпюра температур – стр. 4
Список использованной литературы – стр. 5
Содержание – стр. 6
8