Контрольная по термодинамике. вариант 01. Задание 1 Расчет параметров и процессов смеси идеальных газов

• Название: Задание 1 Расчет параметров и процессов смеси идеальных газов
• Анкор: Контрольная по термодинамике
• Дата: 17.12.2021
• Размер: 0.75 Mb.
• Имя файла: вариант 01.doc
• Тип: Документы; #307231
• страница: 3 из 3

Задание 5.

Расчет процесса переноса теплоты конвекцией и излучением

Определить потери теплоты излучением и свободной конвекцией с 1 м длины горизонтального нефтепровода, проложенного над землей.

Известны наружный диаметр нефтепровода d, температура наружной поверхности нефтепровода t_с, температура окружающего воздуха t_ж, коэффициент теплового излучения поверхности трубы ε.

Теплофизические свойства воздуха приведены в приложении, таблица 2. Данные для решения задачи приведены в таблице 8.

Дано: d = 220 мм = 0,22 м tc = 75 °C tж = – 40 °C ε = 0,9

Найти:  = ?  = ?  = ?

Решение:

Потери теплоты за счет свободной конвекции можно определить по закону Ньютона–Рихмана.

,

где - средний коэффициент теплоотдачи к воздуху, F – площадь наружный поверхности нефтепровода, d и l – наружный диаметр и длина нефтепровода.

Следовательно, потери теплоты свободной конвекцией с 1 м длины нефтепровода

.

Определим среднюю температуру воздуха

t_m = 0,5(t_с + t_ж) = 0,5 ∙ (75 – 40) = 17,5 °С.

По табл. 2 приложения [1] находим теплофизические свойства воздуха при температуре t_m = 17,5 °C:

коэффициент кинематической вязкости ,

коэффициент теплопроводности ,

число Прандтля .

Коэффициент объемного расширения воздуха

.

Определим число Грасгофа

.

Вычислим значение комплекса

.

Так как , то, как следует из таблицы 9 [1], критериальное уравнение для расчета теплоотдачи при свободной конвекции около горизонтальной трубы имеет вид



Определим число Нуссельта

.

Вычислим средний коэффициент теплоотдачи

.

Вычислим потери теплоты свободной конвекцией с 1 м длины нефтепровода

.

Теплота, передаваемая излучением от тела, расположенного в большом объеме, к среде с температурой t_ж рассчитывается по формуле

,

где С₀ = 5,67 Вт/(м²  К⁴) – излучательная способность абсолютно черного тела.

Следовательно, потери теплоты излучением с 1 м длины нефтепровода

.

Абсолютная температура наружной поверхности нефтепровода

,

абсолютная температура окружающего воздуха

.

Вычислим потери теплоты излучением с 1 м длины нефтепровода

.

Суммарные тепловые потери за счет конвекции и излучения с 1 м длины нефтепровода

.

Выводы:

В рассматриваемом случае потери теплоты за счет конвекции и излучением соизмеримы. Чем выше температура поверхности нефтепровода, тем потери теплоты от излучения будут расти быстрее, чем за счет конвекции, и наоборот.

Ответ: , , .

Литература

1. Методичка

2. Техническая термодинамика / под ред. В.И. Крутова. - М.: Высш. школа, 1991.–439 с.

3. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.

4. Рабинович О. М. Сборник задач по технической термодинамике.– М.: Машиностроение, 1973. – 344 с.

5. Краснощеков, Е.А. Задачник по теплопередаче / Е.А. Краснощеков, А.С. Сукомел. – М.: Энергия, 1975 .– 280 с.