для теплоэнергетики. Кафедра Металлургических Технологий Домашняя работа Предмет Тепломассообмен Выполнил Иваненко С. А. Группа птэ 1231 Проверила Куницина Н. Г. Вариант 5 Д Новотроицк 2014 Домашняя контрольная работа

• Название: Кафедра Металлургических Технологий Домашняя работа Предмет Тепломассообмен Выполнил Иваненко С. А. Группа птэ 1231 Проверила Куницина Н. Г. Вариант 5 Д Новотроицк 2014 Домашняя контрольная работа
• Дата: 28.02.2022
• Размер: 34.83 Kb.
• Имя файла: для теплоэнергетики.docx
• Тип: Контрольная работа; #376396

Министерство науки и образования РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский технологический университет

«МиСис»

Новотроицкий филиал

Кафедра Металлургических Технологий

Домашняя работа

Предмет: Тепломассообмен

Вы­пол­нил: Иваненко С.А.

Груп­па: ПТЭ 12-31

Про­ве­рила: Куницина Н.Г.

Вариант: 5 «Д»

Но­во­тро­ицк

2014

Домашняя контрольная работа

Задача №1

Условие задачи:

На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром d=0,038 [м] и высотой h=2 [м] конденсируется сухой насыщенный пар при давлении [Па]. Средняя температура этой поверхности . Определить коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара. Во сколько раз изменится коэффициент теплоотдачи, если трубу расположить горизонтально? Найти количество сконденсировавшегося пара при каждом положении трубы, считая, что переохлаждения конденсата нет.

Решение:

Пункт 01: Табличные данные термодинамических и теплофизических свойств, а также напор:

Термодинамические свойства:

При [Па]:

Температура насыщенного водяного пара: t_н=191,6 °C

Теплота парообразования: r=1971,3 [кДж/кг]

Теплофизические свойства:

При t_ср=(t_с+t_н)/2=(120+191,6)/2=155,8 °C

Плотность: [кг/м³]

Коэффициент теплопроводности: [Вт/(м·°C)]

Коэффициент вязкости: [м²/c]

Число Прандтля: Pr_н=1,1; Pr_c=1,17

Напор:

°C

Пункт 02: Необходимо определить среднее значение коэффициента теплоотдачи для вертикальной трубы:



Пункт 03: По критерию Рейнольдса необходимо определить режим движения водяного пара (ламинарный, турбулентный или смешанный):





Так как число Рейнольдса значительно меньше критического значения, то данное движение водяного пара можно считать ламинарным течением для жидкой пленки.

Пункт 04: Необходимо определить коэффициент волнового течения пленки:



Пункт 05: Расчет коэффициента переменности теплофизических свойств пленки:



Пункт 06: Находим средний коэффициент теплоотдачи для вертикальной трубы:



Пункт 07: Находим средний коэффициент теплоотдачи для горизонтальной трубы:



Пункт 08:Находим отношениемежду средними коэффициентами теплоотдачи для горизонтальной и вертикальной трубы:



Ответ: Для горизонтальной трубы: ; для вертикальной трубы: ;

Задача №2

Условие задачи:

Паропровод с внешним диаметром d = 0,3 [м] проходит сначала по квадратному каналу, имеющему размеры 360*360, затем по коридору шириной b₁ = 1,8 [м] и высотой h₁ = 2,7 [м], и, наконец, по залу шириной b₂ = 2,9 [м] и высотой h₂ = 4,2 [м]. Длины канала коридора и зала настолько велики по сравнению с их поперечными размерами, что задачу можно рассматривать как двухмерную.

1) Определить приведенные степени черноты для всех трех случаев, если для поверхности трубы коэффициент излучения C₁ = 3,8 Вт/(м²·К⁴), а для стен во всех трех случаях C₂ = 4,4 Вт/(м²·К⁴).

2) Вычислить потери тепла излучением 1 пог. м паропровода к стенкам квадратного канала, если температура поверхности паропровода t_n = 110 °С, а температура стенок канала t_c = 18 °С.

Решение:

Пункт 01: Определим степень черноты паропровода во всех трех случаях:



Е₁ – плотность потока излучения поверхности паропровода ;

Е₀ – начальная плотность потока излучения ;

С₁ – коэффициент излучения поверхности паропровода [Вт/(м²·К⁴)];

T₁ – температура поверхности паропровода [К];

– постоянная величина, равная 5,67·10^-8







Пункт 02: Определим степень черноты поверхности квадратного канала:



Е₂ – плотность потока излучения поверхности квадратного канала ;

Е₀ – начальная плотность потока излучения ;

С₂ – коэффициент излучения поверхности квадратного канала [Вт/(м²·К⁴)];

T₂ – температура стенок канала [К];

– постоянная величина, равная 5,67·10^-8







Пункт 03: Найдем приведенную степень черноты в первом случае (квадратный канал):



;

– степень черноты паропровода;

– степень черноты поверхности квадратного канала;

– площадь паропровода [м²];

– площадь квадратного канала [м²];

– число Пи;

– внешний радиус паропровода;

– длина паропровода

[м²]

[м²]



Пункт 04: Найдем приведенную степень черноты в первом случае (коридор):



;

[м²]

[м²]



Пункт 05: Найдем приведенную степень черноты в первом случае (зал):



;

[м²]

[м²]



Пункт 06: Определим потери тепла излучением 1 пог. м паропровода к стенкам квадратного канала:



– приведенная степень черноты в первом случае

– постоянный коэффициент излучения, равный 5,67 [Вт/(м²·К⁴];

– площадь паропровода [м²];

– температура поверхности паропровода [К];

T₂ – температура стенок канала [К];



Ответ: Q=365 [Вт]; ; ;

Задача №3

Условие задачи:

В цеховом помещении, где температура воздуха и стен t_в=7 °С расположена горизонтальная труба наружним диаметром d=0,35 [м] и длиной l=25 [м]. Она имеет температуру на поверхности t_п=90 °С и охлаждается за счет излучения и свободного давления воздуха. Определить:

1. 
   Коэффициент теплоотдачи конвекцией;
   
2. 
   Коэффициент теплоотдачи излучением;
   
3. 
   Тепловой поток от трубы раздельно естественной конвекцией и излучением;
   
4. 
   Потерю теплоты трубой.
   

Решение:

Пункт 01: Табличные данные:

– степень черноты паропровода;

C₀=5,67 – постоянный коэффициент излучения [Вт/(м²·к⁴)];

– коэффициент теплопроводности [Вт/(м·к)];

– кинематический коэффициент вязкости [м²/с];

T₁=363 – температура на поверхности горизонтальной трубы [к];

T₂=280 – температура воздуха [к].

Пункт 02: Необходимо найти коэффициент теплоотдачи излучением:





Так как F₁/F₂ стремится к нулю, то при упрощении уравнения ( – приведенная степень черноты), а значит коэффициент теплоотдачи излучением будет равен следующему значению:

=7,28 [Вт/(м²·к)]
Пункт 03: Необходимо определить коэффициент теплоотдачи конвекцией:











Nu– число Нуссельта;

Gr – число Грасгофа;

g– ускорение свободного падения [м/с²];

d – диаметр трубы [м];

– средняя температура [к];

– средняя температура °C;

– кинематический коэффициент вяхкости;

t_в – температура воздуха °C;

T – температура воздуха [к].










Пункт 04: Необходимо определить потерю теплоты паропроводом:







– сумма коэффициентов теплоотдачи путем конвекции и излучения

F – площадь трубы [м²];

Q – потеря теплоты паропроводом [Вт];







Пункт 05: Необходимо найти тепловой поток от трубы раздельно естественной конвекцией и излучением:





– потери теплоты при излучении;

– потеря теплоты при конвекции.









Ответ: =7,28; =48,86; =604,24 ; = ; Q=127,79 [кВт]

Справочная литература

1. 
   Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975. 368 с.
   
2. 
   Краснощеков Е.А. и Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учеб. пособие для вузов. – 4–е изд., перераб. – М.: Энергия, 1980. – 288 с., ил.
   
3. 
   Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник – М., 1983.
   
4. 
   Чечѐткин А.В. Высокотемпературные теплоносители. – М., Энергия, 1971.
   
5. 
   Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М., «Энергия», 1973.
   
6. 
   Бухмиров В.В., Носова С.В., Ракутина Д.В. Нестационарная теплопроводность. Справочные материалы для решения задач: метод. указ. №1684, Иваново, 2005. – 32 с.
   
7. 
   Маковский В.А., Лаврентик И.И. Алгоритмы управления нагревательными печами – М., Металлургия, 1977. – 184 с.
   
8. 
   Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. – 424 с.
   
9. 
   Зигель Р., Хауэл Дж. Теплообмен излучением. – М.: Мир, 1975. – 935 с.