практическая работа 5. Практическая работа 5 Тема Изучение процесса теплообмена между трубой и движущимся в ней потоком горячей воды
Скачать 22.87 Kb.
|
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.0.8∙Pr0.43 Где, λ - коэффициент теплопроводности жидкости d- характерный размер, м Критерий Рейнольдса, характеризующий отношение между инерционной силой и силой внутреннего трения в жидкости (вязкости). Re = w∙l/υ = wdρ/μ 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/λ 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
Пример расчета Средняя температура воды в трубе tср = (t1+ t2) /2 , ºC 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
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. Критерий Рейнольдса Re = wd/υ = wdρ/μ Критерий Прандтля Pr = υ/a = μ∙ср/λ Критерий Нуссельта Nu = 0.021∙Re.0.8∙Pr0.43 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 |