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.0.8∙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

    №
    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/λ

    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