Главная страница
Навигация по странице:

  • «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева»

  • Расчетно-графическая работа

  • ргр по теплопередаче. Ргр по тех тпелопередаче. М. А. Зырянов оценка подпись, дата инициалы, фамилия


    Скачать 106.97 Kb.
    НазваниеМ. А. Зырянов оценка подпись, дата инициалы, фамилия
    Анкорргр по теплопередаче
    Дата10.10.2022
    Размер106.97 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаРгр по тех тпелопередаче.docx
    ТипДокументы
    #724444

    МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

    высшего образования

    «Сибирский государственный университет науки и технологий

    имени академика М.Ф. Решетнева»


    Филиал СибГУ в г. Лесосибирск
    Кафедра информационных и технических систем

    Расчетно-графическая работа
    Техническая термодинамика и теплопередача

    наименование дисциплины


    Вариант 22

    номер варианта




    Преподаватель













    М.А. Зырянов




    оценка




    подпись, дата




    инициалы, фамилия

    Обучающийся

    БТМЗ 20-11










    Н.Р. Газизянов

    номер группы

    подпись, дата




    инициалы, фамилия


    Лесосибирск 2022


    Задание 1

    Расчет теоретических циклов поршневых ДВС

    3

    Задание 2

    Расчет поршневого компрессора

    12

    Задание 3

    Расчет холодильного цикла

    18

    Задание 4

    Расчет теплопередачи через стенку горизонтально расположенной цилиндрической трубы

    23

    Заключение

    29

    Список используемых источников

    30

    Содержание



    Задание 1 Расчет теоретических циклов поршневых ДВС




    Исходные данные:


    Цикл Тринклера, ε = 14 ;λ =1,7 ; ρ = 1,3 ; t1 = 0 °С; N = 70 кВт; сν = 0,71 кДж/(кг∙К); ср = 1,005 кДж/(кг∙К)

    Расчет параметров в характерных точках цикла и построение диаграммы в координатах Р–ν


    Р1 = 1∙105 Па (задано по условию)

    Т1 = 273 + t1 = 273 + 0 = 273 К

    Rμ = 8314 Дж/(кмоль∙К)

    μ = 28,9 кг/кмоль (молекулярная масса воздуха)

    R = = = 287,7 Дж/(кг∙К)

    ν1 = = = 0,785 м3/кг

    u1 = сνТ1 = 0,71∙273 = 193,8 кДж/кг

    h1 = срТ1 = 1,005∙273 = 274,4 кДж/кг

    Для нахождения параметров точки 2 цикла используют соотношение между параметрами Р, ν, Т в адиабатном процессе 1-2:

    ν2 = = = 0,056 м3/кг

    k = = 1,4

    Р2 = Р1∙εk = 1∙105∙141,4 = 40,2∙105 Па = 40,2 бар

    Т2 = = = 782 К

    u2 = сνТ2 = 0,71∙782 = 555,2 кДж/кг

    h2 = срТ2 = 1,005∙782 = 785,9 кДж/кг

    Для определения параметров точки 3 используют соотношение между параметрами в изохорном процессе 2-3:

    Р3 = Р2∙λ = 40,2∙105 1,7 = 68,3∙105 Па = 68,3 бар

    Т3 = Т2∙λ = 782∙1,7 = 1329 К

    ν3 = ν2 = 0,056 м3/кг

    u3 = сνТ3 = 0,71∙1329 = 943,6 кДж/кг

    h3 = срТ3 = 1,005∙1329 = 1335,6 кДж/кг

    Для определения параметров точки 4 используют соотношение между параметрами в изобарном процессе 3-4:

    Р4 = Р3 = 68,3∙105 Па = 68,3 бар

    Т4 = Т3∙ρ = 1329∙1,3 = 1728К

    ν4 = ν3∙ρ = 0,056∙1,3 = 0,073 м3/кг

    u4 = сνТ4 = 0,71∙1728 = 1226,9 кДж/кг

    h4 = срТ4 = 1,005∙1728 = 1736,6 кДж/кг

    Для определения параметров точки 5 используют соотношение между параметрами в адиабатном процессе 4-5 и изохорном процессе 5-1:

    ν5 = ν1 = 0,785 м3/кг

    Р5 = Р4 k= 68,3∙105 1,4 = 2,5∙105 Па = 2,5 бар

    Т5 = = = 682 К

    u5 = сνТ5 = 0,71∙682 = 484,2 кДж/кг

    h5 = срТ5 = 1,005∙682 = 685,4 кДж/кг

    Расчет промежуточных точек.

    Точка a на изоэнтропе 1-2:

    Примем ра = 10,16,1∙105 Па

    νа = ν1 = 0,785∙ = 0,149 м3/кг

    Точки b и c на изоэнтропе 4-5:

    Примем рb = 35,429,1105 Па

    νb = ν4 = 0,073∙ = 0,116 м3/кг
    Примем рс = 98,2∙105 Па

    νс = ν4 = 0,073∙ = = 0,056 м3/кг
    Результаты расчетов сводят в таблицу 1.1.
    Таблица 1.1. Результаты расчетов основных термодинамических показателей в узловых точках

    Номер точки цикла

    Параметры

    Р, Па

    ν, м3/кг

    Т, К

    u, кДж/кг

    h, кДж/кг

    1

    1∙105

    0,785

    273

    193,8

    274,4

    2

    40,2∙105

    0,056

    782

    555,2

    785,9

    3

    68,3∙105

    0,056

    1329

    943,6

    1335,6

    4

    68,3∙105

    0,073

    1728

    1226,9

    1736,6

    5

    2,5∙105

    0,785

    682

    484,2

    685,4

    а

    10,3∙105

    0,149










    b

    35,5∙105

    0,116










    c

    98,2∙105

    0,056











    Таблица 1.2.

    Параметр

    Номер точки цикла

    1

    2

    3

    4

    5

    ln P, Па

    11,5

    15,2

    15,7

    15,7

    12,4

    ln P, бар

    0

    3,7

    4,2

    4,2

    0,9

    ln 100ν

    4,4

    1,7

    1,7

    2

    4,4




    Рисунок 1.1. Цикл Тринклера в Р- ν координатах



    Рисунок 1.2. Цикл Тринклера в координатах ln Р-ln 100ν

    Расчет параметров в характерных точках цикла и построение диаграммы в координатах Т-s


    Значение энтропии в точке 1

    s1 = cpln - Rln = 1,005 ln - 287,7ln = 3,93 кДж/(кг∙К)
    Изменение энтропии в процессах:

    Δs1-2 = 0 (т.к. процесс изоэнтропный)

    Δs2-3 = сν ln = 0,71∙ln = 0,38 кДж/(кг∙К)

    Δs3-4 = ср ln = 1,005∙ln = 0,26 кДж/(кг∙К)

    Δs4-5 = 0 (т.к. процесс изоэнтропный)

    Δs5-1 = сν ln = 0,71∙ln = -0,64 кДж/(кг∙К)

    Расчет промежуточных точек d и e, задав для них значения температур, для построения изохоры 2-3:

    Тd = 900 К, Δs2-d = сν ln = 0,71∙ln = 0,1 кДж/(кг∙К)

    Те = 1100 К, Δs2-е = сν ln = 0,71∙ln = 0,24 кДж/(кг∙К)
    Расчет промежуточных точек f, q, и h, задав для них значения температур, для построения изохоры 5-1:

    Тf = 350 К, Δs1-f = сν ln = 0,71∙ln = 0,2 кДж/(кг∙К)

    Тq = 450 К, Δs1-f = сν ln = 0,71∙ln = 0,35 кДж/(кг∙К)

    Тh = 550 К, Δs1-f = сν ln = 0,71∙ln = 0,5 кДж/(кг∙К)

    Расчет промежуточных точек i и j, задав для них значения температур, для построения изобары 3-4:

    Тi = 1500 К, Δs3-i = ср ln = 1,005∙ln = 0,12 кДж/(кг∙К)

    Тj = 1600 К, Δs3-j = ср ln = 1,005∙ln = 0,18 кДж/(кг∙К)


    Рисунок 1.3. Цикл Тринклера в координатах Т-s

    Приращение энтропии в изобарном и изохорном процессах в диапазоне температур от Т1 до Т2:

    ΔsP1-2 = сp ln = 1,005∙ln = 1,06 кДж/(кг∙К)

    Δsν1-2 = сν ln = 0,71∙ln = 0,75 кДж/(кг∙К)

    Приближенный расчет изменения внутренней энергии и энтальпии в изоэнтропном процессе 1-2:

    Δu1-2 = Δsν1-2 = 0,75∙ = 396 кДж/кг

    Δh1-2 = ΔsР1-2 = 1,06∙ = 559 кДж/кг
    Из первого закона термодинамики следует, что q =Δu +l. По условию адиабатного процесса q = 0. Следовательно l = - Δu = -396 кДж/кг

    Т2 = 782 К, Т3 = 1329 К;

    ΔsP2-3 = сp ln = 1,005∙ln = 0,53 кДж/(кг∙К)

    Δsν2-3 = сν ln = 0,71∙ln = 0,38 кДж/(кг∙К)

    Приближенный расчет изменения внутренней энергии и энтальпии в изохорном процессе 2-3:

    Δu2-3 = Δsν2-3 = 0,38∙ = 401 кДж/кг

    Δh2-3 = ΔsР2-3 = 0,53∙ = 559 кДж/кг

    q2-3 = Δu2-3 = 401 кДж/кг

    Т3 = 1329 К, Т4 = 1728 К.

    ΔsP3-4 = сp ln = 1,005∙ln = 0,26 кДж/(кг∙К)

    Δsν3-4 = сν ln = 0,71∙ln = 0,19 кДж/(кг∙К)
    Приближенный расчет изменения внутренней энергии и энтальпии в изобарном процессе 3-4:

    Δu3-4 = Δsν3-4 = 0,19∙ = 290 кДж/кг

    Δh3-4 = ΔsР3-4 = 0,26∙ = 397 кДж/кг

    q3-4 = ср4 – Т3) = 1,005(1728 - 1329) = 1051,2 кДж/кг

    l3-4 = P3∙(V4 – V3) = 68,3∙105(0,073 - 0,056) = 116,11 кДж/кг

    Т4 = 1728 К, Т5 = 682 К.

    ΔsP4-5 = сp ln = 1,005∙ln = -0,96 кДж/(кг∙К)

    Δsν4-5 = сν ln = 0,71∙ln = -0,67 кДж/(кг∙К)
    Приближенный расчет изменения внутренней энергии и энтальпии в изоэнтропном процессе 4-5:

    Δu4-5 = Δsν4-5 = -0,67∙ = -807 кДж/кг

    Δh4-5 = ΔsР4-5 = -0,96∙ = -1157 кДж/кг

    l4-5 = -Δu4-5 = 807 кДж/кг

    Т5 = 682 К, Т1 = 273 К.

    ΔsP5-1 = сp ln = 1,005∙ln = -0,9 кДж/(кг∙К)

    Δsν5-1 = сν ln = 0,71∙ln = -0,64 кДж/(кг∙К)
    Приближенный расчет изменения внутренней энергии и энтальпии в изохорном процессе 5-1:

    Δu5-1 = Δsν5-1 = -0,64∙ = -306 кДж/кг

    Δh5-1 = ΔsР5-1 = -0,9∙ = -430 кДж/кг

    q5-1 = Δu5-1 = -306 кДж/кг
    Результаты приближенных расчетов сводим в таблицу 1.3.

    Таблица 1.3. Результаты приближенных расчетов.

    Процессы

    Δu, кДж/кг

    Δh, кДж/кг

    Δs, кДж/кг

    q, кДж/кг

    l, кДж/кг

    1-2

    396

    559

    0

    0

    -396

    2-3

    401

    559

    0,38

    401

    0

    3-4

    290

    397

    0,260

    1051,20

    -290

    4-5

    -807

    -1157

    0

    0

    807

    5-1

    -306

    -430

    -0,64

    -306

    0


    Количество тепла подводимого к телу в процессе 2-3:

    q2,3 = сν3 – Т2) = 0,71(1329 – 782) = 388 кДж/кг

    Количество тепла подводимого к телу в процессе 3-4:

    q3,4 = ср4 – Т3) = 1,005(1728 – 1329) = 401 кДж/кг

    Общее количество теплоты подведенное в цикле:

    q1 = q2,3 + q3,4 = 388+401 = 789 кДж/кг

    Количество тепла отводимого от тела в процессе 5-1:

    q2 = сν5 – Т1) = 0,71(682 – 273) = 290 кДж/кг

    Работа, совершаемая в цикле:

    l0 = q1 - q2 = 789 - 290 = 499 кДж/кг

    Термический КПД цикла:

    ηt = = = 0,632

    Количества воздуха, совершающего работа в цилиндрах двигателя при мощности N = 70 кВт.

    М = = = 0,140 кг/с

    Количества тепла, сообщаемого рабочему телу за 1 с при мощности 70 кВт:

    Q1 = Mq1 = 0,14∙789 = 110 кДж/с = 110 кВт

    Количества тепла, отводимого от рабочего тела за 1 с при мощности 70 кВт:

    Q2 = Mq2 = 0,14∙290 = 41 кДж/с = 41 кВт

    Термический КПД цикла так же можно рассчитать по формуле:

    ηt = 1 – ∙ = 1 - ∙ = 0,642

    Полученная величина ηt незначительно отличается от полученной ранее.

    Задание 2 Расчет поршневого компрессора



    Исходные данные:


    P1 = 0,1 МПа; t1 = 27 ºC; Δt = 195 ºC; Рк = 6 МПа; n = 1,32 ; G = 0,4 кг/с

    Выведем формулу для определения числа ступеней при допустимом Δt.

    Конечная температура сжатия в цилиндре:
    Т2 = Т1х (n-1)/n (1)

    Степень повышения давления:

    х = = 1/z (2)

    где z – число ступеней.

    Подставим формулу (2) в (1) получим:
    Т2 = Т1(n-1)/(zn) (3)

    Величина повышения температуры:
    Δt = Т2 – Т1 = Т1(n-1)/(zn)- Т1 = Т1, (4)

    откуда число ступеней:
    z = ∙ (5)

    Температура в начале сжатия:
    Т1 = t1 + 273 = 27 + 273 = 300К

    z = ∙ = 1,98

    Принимаем число ступеней z = 2

    Степень повышения давления:

    х = = 7,746

    Расчет ступеней компрессора.

    Ступень 1.

    Т1 = 300 К

    Т2 = Т1х(n-1)/n = 300∙7,746(1,32-1)/1,32 = 493 К

    Р2 = P1∙x = 0,1∙7,746 = 0,775 МПа

    Т.к. после сжатия (точка 2) происходит изобарное охлаждение(точка 3) до T1, то:

    Р3 = P2 = 0,775МПа

    T3 = Т1 = 300 К

    Величины объемов в этих точках:

    v1 = (6)

    где R = 287 Дж/(кг∙К) – газовая постоянная воздуха.

    v1 = = 0,861 м3/кг

    v2 = = 0,183 м3/кг

    v3 = = 0,111 м3/кг
    Ступень 2.

    Т3 = 300 К

    Т4 = Т3х(n-1)/n = 300∙7,746(1,32-1)/1,32 = 493 К

    Р4 = P3∙x = 0,775∙7,746 = 6,003 МПа

    Т.к. после сжатия (точка 4) происходит изобарное охлаждение(точка 5) до T3, то:

    Р5 = P4 = 6,003МПа

    T5 = Т3 = 300 К

    Величины объемов в этих точках:

    v4 = = 0,024 м3/кг

    v5 = = 0,014 м3/кг
    Таблица 2.1. Значение основных параметров в узловых точках.


    Параметр

    1

    2

    3

    4

    5

    Р, МПа

    0,1

    0,775

    0,775

    6,003

    6,003

    v, м3/кг

    0,861

    0,183

    0,111

    0,024

    0,014

    Т, К

    300

    493

    300

    493

    300


    Значение энтропии в точке1:
    s1 = cpln - Rln (7)

    где Тн = 273 К, Рн = 101375 Па, ср = 1005 Дж/(кг∙К)

    s1 = 1005ln - 287ln = 0,0987 кДж/(кг∙К)

    Изменение энтропии в процессе 1-2:
    Δs1-2 = cpln - Rln = 1005ln - 287ln = -0,0889 кДж/(кг∙К)

    Изменение энтропии в процессе 2-3:

    Δs2-3 = cpln = 1005∙ln = -0,4988 кДж/(кг∙К)

    Изменение энтропии в процессе 3-4:

    Δs3-4 = cpln - Rln = 1005ln - 287ln = -0,0889 кДж/(кг∙К)

    Изменение энтропии в процессе 4-5:

    Δs4-5 = cpln = 1005∙ln = -0,4988 кДж/(кг∙К)

    Строим диаграммы в координатах Р-v, и Т-s.



    Рисунок 2.1. Диаграмма работы идеального трехступенчатого компрессора в Р-v координатах.



    Рисунок 2.2. Диаграмма работы идеального трехступенчатого компрессора в Т-s координатах.

    Затраченная работа:

    l0 = z RT1(n-1)/n – 1) = 2∙∙287∙300(7,746(1,32-1)/1,32 -1)= 26,8 кДж/кг

    Необходимая мощность привода:

    N = Gl0 = 0,4∙26,8 = 10,7 кВт

    Теплота отведенная от стенок цилиндров компрессора:

    q1-2 = z∙сn(T2 – T1); cn = cv , k =

    cv = cp – R = 1005-287 = 718 Дж/(кг∙К), k = = 1,4

    cn =718 = -179,50 Дж/(кг∙К)

    q1-2 = 2∙(-179,5)∙(493 – 300) = -69,3 кДж/кг

    Количество теплоты отведенное в ресиверах:

    q2-3 = zcp21) = 2∙1,005(493 – 300) = 387,9 кДж/кг

    Задание 3 Расчет холодильного цикла
    Исходные данные

    t1 = -15 °C, t2 = 25 °C, Q = 130 кВт.
    По таблице свойств хладона-12 (табл. 7 приложения) на линии насыщения по t1 и t2 определяют:

    Р1 = 0,183 МПа; Р2 = 0,6508 МПа

    = 3,9476 кДж/(кг∙К); = 4,0836 кДж/(кг∙К)

    = 4,5648 кДж/(кг∙К); = 4,5485 кДж/(кг∙К)

    = 385,98 кДж/кг = 425,13 кДж/кг

    = 545,26 кДж/кг = 562,73 кДж/кг

    = 0,000693 м3/кг = 0,000764 м3/кг

    = 0,09125 м3/кг = 0,02712 м3/кг
    Расчет h, s, x, и ν в точках 1-4:

    s2 = (сухой насыщенный пар хладона-12);

    s2 = 4,5485 кДж/(кг∙К);

    s1 = s2 = 4,5485 кДж/(кг∙К) (обратимый адиабатный процесс);

    x1 = = = 0,9736;

    h1 = ∙x1 + (1 – x1) = 545,26∙0,9736 + (1 - 0,9736)∙385,98 = 541,1 кДж/кг;

    ν1 = ∙x1 + (1 – x1) = 0,09125∙0,9736 + (1 - 0,9736)∙0,000693 = 0,08886 м3/кг;

    h2 = (сухой насыщенный пар хладона-12 (х2 = 1));

    h2 = 562,73 кДж/кг;

    ν2 = (сухой насыщенный пар хладона-12 (х2 = 1));

    ν2 = 0,02712 м3/кг;

    s3 = (жидкость хладона в стадии насыщения (х3 = 0));

    s3 = 4,0836 кДж/(кг∙К);

    h3 = ;

    h3 = 425,13 кДж/кг;

    ν3 =

    ν3 = 0,000764 м3/кг

    h4 = h3 = 425,13 кДж/кг;

    = = 385,98 кДж/кг;

    = = 545,26 кДж/кг;

    x4 = = = 0,2458;

    = = 3,9476 кДж/(кг∙К);

    = = 4,5648 кДж/(кг∙К);

    s4 = ∙х4 + (1-х4) = 4,5648∙0,2458 + (1-0,2458)∙3,9476 = 4,0993 кДж/(кг∙К);

    = = 0,000693 м3/кг;

    = = 0,09125 м3/кг;

    ν4 = ∙х4+(1-х4)∙ = 0,09125∙0,2458+(1+0,2458)∙0,000693 = 0,02295 м3/кг.
    Далее значение термодинамических параметров в узловых точках сводят в таблицу 3.1.

    Таблица 3.1. Значение термодинамических параметров в узловых точках

    Точка

    Р, МПа

    ν, м3/кг

    Т, К

    s, кДж/(кг∙К)

    h, кДж/кг

    х

    1

    0,183

    0,08886

    258

    4,5485

    541,1

    0,9736

    2

    0,6508

    0,02712

    298

    4,5485

    562,73

    1

    3

    0,6508

    0,000764

    298

    4,0836

    425,13

    0

    4

    0,183

    0,02295

    258

    4,0993

    425,13

    0,2458



    Холодильный коэффициент установки:
    ε = = = 5,36

    Максимально возможный холодильный коэффициент εmax для заданных исходных условий соответствует значениям t1 и t2 случайно обратимому процессу адиабатного расширения 3-4:

    εmax = = = 6,45
    Расход фреона:

    m = = = = 1,12 кг/с

    Мощность привода:

    N = m∙l = m(h2 – h1) = 1,12∙(562,73-541,1) = 24,2 кВт


    Рисунок 3.1. Принципиальная схема парокомпрессорной холодильной установки


    Рисунок 3.2. Цикл парокомпрессорной холодильной установки в Т-s координатах



    Рисунок 3.3. Цикл парокомпрессорной холодильной установки в h-s координатах
    Задание 4 Расчет теплопередачи через стенку горизонтально расположенной цилиндрической трубы

    По горизонтально расположенной стальной трубе, внутренний и внешний диаметры которой соответственно равны d1 и d2, а коэффициент теплопроводности λст = 40 Вт/(м∙К), протекает вода со скоростью wводы и средней температурой tводы. Снаружи труба охлаждается воздухом, температура которого tвозд = 20°С. Степень черноты наружной поверхности εтр.

    Требуется определить:

    1) средний линейный коэффициент теплопередачи k от воздуха к воде;

    2) удельный линейный тепловой поток при поперечном обдуве трубы воздухом со скоростью wвозд;

    3) удельный линейный тепловой поток в случае wвозд= 0 м/с.
    Исходные данные:

    d1 = 0,04 м; wводы= 0,9 м/с; tводы = 90 °С; εтр = 0,8 ;

    d2 = 0,05 м; wвозд = 14 м/с; tвозд = 20°С; λст = 40 Вт/(м∙К).
    Решение:
    По табл. 15 приложения находим νводы, Рг и λводы при tводы = 90 °С:

    νюды = 0,326 ∙10-6 м2/с, Ргводы = 1,95 , λводы = 0,68 Вт/(м∙°С).

    По табл. 14 приложения находим νвозд, Рг и λвозд при tвозд = 20 °С:

    νвозд = 15,06∙10-6 м2/с, Ргвозд = 0,703, λвозд = 0,0259 Вт/(м∙°С)

    При движении жидкости в трубе критерий Рейнольдса:

    Re = wводыd1νюды

    Re = 0,9∙0,040,326∙10 6 = 110429 > 104,

    следовательно режим движения турбулентный.
    Критерий Нуссельта:

    Nu1 = 0,021∙Re0,8∙Pr0,43

    Nu1 = 0,021∙1104290,8∙1,950,43 = 303,0

    Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности трубы:

    α1 = Nu1∙λводыd1

    α1 = 303∙0,680,04 =5151,0 Вт/(м2∙К)

    При свободной конвекции около горизонтальной трубы (wвозд= 0 м/с):

    β = 1Твозд = 120+273 = 3,4∙10-3 К-1;

    Критерий Грасгофа:

    Gr = gβ(tводы - tвозд)d23ν2возд

    Gr = 9,8∙3,4∙10-3(90 - 20)0,05315,062∙10-12 = 1,29∙106

    (Gr∙Prвозд) = 1,29∙106∙0,703 = 0,907∙106

    Критерий Нуссельта в данном случае:

    Nu2 = 0,5(Gr∙Prвозд)0,25

    Nu2 = 0,5∙(0,907∙106)0,25 = 15,43

    Коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности трубы при конвективном теплообмене:

    α2 = Nu2∙λвоздd2

    α2к = 15,43∙0,02590,05 = 7,99 Вт/(м2∙К)

    Количество тепла, переданное трубой в окружающую среду путем излучения:

    qл = εтрС0 Тводы1004 - Твозд1004

    qл = 0,8∙5,67 3631004 - 2931004 = 453,3 Вт/м2

    Условный коэффициент теплоотдачи при лучистом теплообмене:

    α2л = qлtводы - tвозд

    α2л = 453,390 - 20 = 6,48 Вт/(м2∙К)

    Суммарный коэффициент теплоотдачи: 0,2231

    α2 = α2к + α2л

    α2 = 7,99 + 6,48 = 14,47 Вт/(м2∙К)

    Линейный коэффициент теплопередачи при свободной конвекции:

    kс.к. = 11d1α1 + 12λст ∙ lnd2d1+ 1d2α2

    kс.к. = 110,04∙5151 + 12∙40 ∙ ln0,05 0,04+ 10,05∙14,47 = 0,720 Вт/(м∙К)

    Удельный линейный тепловой поток:

    ql = π kс.к(tводы - tвозд)

    qlс.к. = 3,14∙0,72(90 - 20) = 158,26 Вт/м

    Температура внутренней поверхности:

    t1 с.к. = tводы - qlс.кα1d1π

    t1с.к. = 90 - 158,265151∙0,04∙3,14 = 89,76 ºС

    Температура наружной поверхности:

    t2с.к. = t1с.к. - 12λст∙lnd2d1

    t2с.к. = 89,76 - 158,262∙3,14∙40∙ln0,050,04 = 89,62ºС

    При вынужденной конвекции (wвозд = 14 м/с):

    Критерий Рейнольдса:

    Re = wвоздd2νвозд

    Re = 14∙0,0515,06∙10-6 = 46,48∙103

    При 103< Re<2∙105, критерий Нуссельта равен:

    Nu3 = 0,25Re0,6∙Pr0,38

    Nu3 = 0,25∙(46,48∙103)0,6∙0,7030,38 = 138,08

    Коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности трубы при конвективном теплообмене:

    α3 = Nu3λвоздd2

    α3к = 138,08∙0,02590,05 = 71,53 Вт/(м∙К)

    Суммарный коэффициент теплоотдачи:

    α3 = α3к + α2л

    α3 = 71,53 + 6,48 =78,01 Вт/(м∙К)

    Линейный коэффициент теплопередачи:

    kв.к. = 11d1α1 + 12λст ∙ lnd2d1+ 1d2α3

    kв.к. = 110,04∙5151 + 12∙40 ∙ ln0,05 0,04+ 10,05∙78,01 = 3,788 Вт/(м∙К)

    Удельный линейный тепловой поток:

    ql = π kв.к(tводы - tвозд)

    qlв.к. = 3,14∙3,788(90 - 20) = 832,60 Вт/м

    Температура внутренней поверхности:

    t1в.к. = tводы - qlв.кα1d1π

    t1в.к. = 90 - 832,65151∙0,04∙3,14 = 88,71 ºС

    Температура наружной поверхности:

    t2в.к. = t1в.к. - 12πλст∙lnd2d1

    t2в.к. = 88,71 - 832,62∙3,14∙40∙ln0,050,04 = 87,97ºС

    Вывод. С увеличением скорости газа при поперечном омывании им цилиндрической трубы возрастает коэффициент теплопередачи и, соответственно, удельный линейный тепловой поток k.

    Заключение

    В данной расчетно-графической работе решены четыре задачи.

    В первой задаче рассчитан термодинамический цикл Тринклера. Это цикл со смешанным подводом теплоты, по которому работают современные бескомпрессорные дизели.

    Во второй задаче рассчитан трёхступенчатый поршневой компрессор (без учета трения и вредного пространства). Из расчётов следует, что по мере повышения давления нагнетания снижается производительность компрессора, поэтому для получения высоких давлений применяются многоступенчатые компрессоры, в которых после каждой ступени газ поступает в промежуточный холодильник, где охлаждается при постоянном давлении до исходной температуры.

    В третьей задаче проведён расчёт парокомпрессионной холодильной установки. Из компрессора фреон поступает в конденсатор, где при постоянном давлении обращается в жидкость, после чего изоэнтальпийно расширяется в дросселе до начальной температуры. Определили холодильный коэффициент установки, массовый расход фреона, а также теоретическую мощность привода компрессора.

    В четвёртой задаче проведён расчёт теплопередачи через стенку горизонтально расположенной цилиндрической трубы. Расчёт показал, что с увеличением скорости газа при поперечном омывании цилиндрической трубы возрастает коэффициент теплопередачи и соответственно удельный тепловой поток.

    Список используемых источников
    1. Теплотехника: учеб. для вузов [Текст] / В. Н. Луканин, [и др.]; под ред. В. Н. Луканина. – М.: Высшая школа, 1999. – 671 с.

    2. Крутов, В. И. Теплотехника: учебник для вузов [Текст] / В. И. Крутов. М.: Машиностроение, 1986. – 432 с.

    3. Кирилин, В. А. Техническая термодинамика [Текст] / В. А. Кирилин, В. В. Сычев, А. Е. Шейдлин. – М.: Энергия, 1974. – 447 с.

    4. Техническая термодинамика [Текст] / В. И. Крутов, [и др.]. – М.: Высшая школа, 1991. – 384 с.

    5. Богданов, С. Н. Холодильная техника. Свойства веществ [Текст] / С. Н. Богданов, О. П. Иванов, А. В. Куприянова: справочник. изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Агропромиздат., 1985. – 208 с.

    6. Рабинович, О. М. Сборник задач по технической термодинамике. [Текст] / О. М. Рабинович. – М.: Машиностроение, 1973. – 344 с.

    7. Андрианова, Т. Н. Сборник задач по термодинамике [Текст] / Т. Н. Андрианова, Б. В. Дзампов, В. Н. Зубарев, С. А. Ремизов: учеб. пособие для вузов.3-е изд., перераб. и доп. – М.:Энергоиздат., 1981. – 240с.

    8. Нащокин, В. В. Техническая термодинамика и теплопередача [Текст] / В. В. Нащокин: учеб. пособие для вузов. 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая школа, 1980. – 469 с.

    9. Кушнырев, В. И. Техническая термодинамика и теплопередача. [Текст] / В. И. Кушнырев, В. И. Лебедев, В. А. Павленко. – М.: Строй издат., 1986. – 464 с.

    10. Исаченко, В. П. Теплопередача [Текст] / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.

    11. Карташов, Э. М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел [Текст] / Э. М. Карташов.– М.: Высшая школа, 2001. – 539 с.

    12. Краснощеков, Е. А. Задачник по теплопередаче [Текст] / Е. А. Краснощеков, А. С. Сукомел. – М.: Энергия, 1980. – 287 с.


    написать администратору сайта