Главная страница
Навигация по странице:

  • Критерий Нуссельта

  • = wd ρ /μ

  • Критерий Прандтля

  • Исходные данные для решения задачи берутся из Таблицы1

  • Пример расчета

  • Если значение средней температуры не целое число , то все параметры определяем по примеру

  • практическая работа 5. Практическая работа 5 Тема Изучение процесса теплообмена между трубой и движущимся в ней потоком горячей воды


    Скачать 22.87 Kb.
    НазваниеПрактическая работа 5 Тема Изучение процесса теплообмена между трубой и движущимся в ней потоком горячей воды
    Дата12.05.2022
    Размер22.87 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлапрактическая работа 5.docx
    ТипПрактическая работа
    #524583

    Практическая работа 5

    Тема Изучение процесса теплообмена между трубой и движущимся в ней потоком горячей воды

    Цель работы: Определить средний по длине трубы коэффициент теплоотдачи при вынужденном движении воды в трубе

    Краткие теоретические сведения

    Рабочие процессы в различных теплообменных устройствах, как правило, основаны на конвективном теплообмене.

    Конвективный теплообмен осуществляется между стенкой и жидкостью (газом), омывающей эту стенку, при их непосредственном соприкосновении.

    Интенсивность конвективного теплообмена зависит в первую очередь от разности температур жидкости (газа) и поверхности (температурного напора), а также определяется динамическими условиями обтекания поверхности и теплофизическими свойствами жидкости (газа).

    Для расчета теплового потока обычно используют формулу Ньютона

    q = α (Tп – Tс)

    Где q, Вт/M2 - плотность теплового потока, равная количеству теплоты, отдаваемой с единицы поверхности за единицу времени,

    α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К

    Tп - температура поверхности, К

    Тс- температура среды вне пограничного слоя, К

    Коэффициент теплоотдачи α определяется опытным путем. Постановка опытов, обобщение их результатов и выявление возможностей приложения полученных закономерностей к аналогичным явлениям облегчаются положениями теории подобия.

    Для конвективного теплообмена в каналах основными критериями подобия являются:

    Критерий Нуссельта, характеризующий отношение между потоком теплоты от жидкости к поверхности тела (теплоотдачей) и потоком теплоты теплопроводностью в жидкости у стенки.

    Nu = αd/λ = 0.021∙Re.0.8Pr0.43

    Где, λ - коэффициент теплопроводности жидкости

    d- характерный размер, м

    Критерий Рейнольдса, характеризующий отношение между инерционной силой и силой внутреннего трения в жидкости (вязкости).

    Re = wl/υ = wdρ

    Где w– скорость движения среды, м/с

    l - характерный размер (для круглых труб l = d),

    υ, μ- кинематическая и динамическая вязкость среды.

    Критерий Прандтля, характеризующий совокупное отношение между силами инерции и вязкости и потоками теплоты - конвективным и вынужденным. Для газов критерийPr определяется только атомностью и его значение близко к единице.

    Pr = υ/a = μ∙ср

    Где а - коэффициент температуропроводности среды

    Задача. Определить величину среднего коэффициента теплоотдачи α от горячей воды к внутренней стенке трубы с внутренним диаметром d мм. Температура воды на входе в трубу t1ºС, на выходе из трубы t2 ºС. Средняя скорость движения воды в трубе w, м/с

    Исходные данные для решения задачи берутся из Таблицы1

    Таблица 1 – Исходные данные



    Температура воды на входе в трубу, t1 ºС

    Температура воды на выходе из трубы, t2 ºС

    Внутренний диаметр трубы, d мм

    Средняя скорость движения воды в трубе, w м/с

    1

    85

    65

    62

    0.06

    2

    90

    65

    72

    0.065

    3

    95

    70

    54

    0.07

    4

    85

    60

    61

    0.072

    5

    88

    72

    63

    0.058

    6

    82

    62

    72

    0.058

    7

    80

    60

    55

    0.06

    8

    75

    55

    63

    0.055

    9

    78

    58

    67

    0.07

    10

    75

    55

    71

    0.06

    11

    70

    50

    73

    0.058

    12

    65

    45

    68

    0.068

    13

    68

    48

    56

    0.055

    14

    84

    64

    63

    0.071

    15

    86

    66

    65

    0.06

    16

    65

    45

    64

    0.07

    17

    77

    57

    69

    0.058

    18

    75

    50

    72

    0.055

    19

    65

    40

    59

    0.073

    20

    60

    40

    56

    0.06

    21

    68

    50

    58

    0.055

    22

    84

    68

    64

    0.059

    23

    75

    52

    66

    0.058

    24

    70

    48

    59

    0.06

    25

    65

    40

    60

    0.07

    26

    75

    49

    55

    0.061

    Пример расчета

    1. Средняя температура воды в трубе

    tср = (t1+ t2) /2 , ºC

    1. Физические параметры воды

    Из таблицы 2 при средней температуре воды в трубе выбираем физические параметры

    λ – коэффициент теплопроводности, Вт/мК,

    μ– коэффициент динамической вязкости, Па∙с

    ср – средняя теплоемкость , кг/м3

    ρ – плотность, кг/м3

    Таблица 2 - Физические свойства воды

    t, ºC

    ρ, кг/м3

    μ, Па∙с

    λ, Вт/мК

    Ср, кДж/кг∙К

    0

    999.9

    1788∙10-6

    0.051

    4.212

    10

    999.7

    1306∙10-6

    0.574

    4.191

    20

    998.2

    1004∙10-6

    0.599

    4.183

    30

    995.7

    801.5∙10-6

    0.618

    4.174

    40

    992.2

    653.3∙10-6

    0.635

    4.174

    50

    988.1

    549.4∙10-6

    0.648

    4.174

    60

    983.2

    469.9∙10-6

    0.659

    4.179

    70

    977.8

    406.1∙10-6

    0.668

    4.187

    80

    971.8

    355.1∙10-6

    0.674

    4.195

    90

    965.3

    314.9∙10-6

    0.680

    4.208

    100

    958.4

    282.5∙10-6

    0.683

    4.22

    Если значение средней температуры не целое число, то все параметры определяем по примеру,

    средняя температура tср = 59 ºС, плотность воды при этой температуре будет равна

    ρ59 = ρ50 + ∙9 = 988.1 + ∙9 = 983.69

    Аналогично определяются и другие физические параметры.

    1. Критерий Рейнольдса

    Re = wd/υ = wdρ/μ

    1. Критерий Прандтля

    Pr = υ/a = μ∙ср

    1. Критерий Нуссельта

    Nu = 0.021∙Re.0.8∙Pr0.43

    1. Средний коэффициент теплоотдачи

    т.к. Nu = αd/λ и Nu = 0.021∙Re.0.8∙Pr0.43 равнозначны, следовательно, коэффициент теплоотдачи

    α = λ∙Nu/d,Вт/м2К


    написать администратору сайта