|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Задача № 6. Воздух при давлении р1=16 бар и при температуре t1=300°С движется в трубе внутренним диаметром d= 24 мм в количестве Vн = 80 м3 н/мин
Воздух при давлении р1= 16 бар и при температуре t1 =300°С движется в трубе внутренним диаметром d= 24 мм в количестве Vн = 80 м3 н/мин. При температуре t1 кинематическая вязкость, теплопроводность и температуропроводность воздуха составляет v= 48,3∙10-6 м2/с, λ= 4,6∙10-2 Вт/(м∙К), а= 71,6∙10-6 м2/с. Свнутренней стенки металлическая трубка покрыта накипью толщиной δн= 2 мм и теплопроводностью λн= 0,7 Вт/(м∙К). Толщина стенки металлической трубки δм= 20 мм, коэффициент её теплопроводности λм= 40 Вт/(м∙К). С наружной стороны трубка покрыта сажей толщиной δс= 1,5 мм и теплопроводностью λс= 0,1 Вт/(м∙К). Теплота передается в окружающий газ с температурой t2= 20° С. Коэффициент теплоотдачи от поверхности сажи к окружающему газу а2= 10 Вт/(м∙К). Стенку считать плоской. Определить плотность теплового потока q через трехслойную стенку, температуру на поверхностях стенки tст1 и tст2, а также температуру слоев tсл1, tсл2.
Решение: Дано: р1= 16 бар Найти: q -? t1 =300°С tст1 -? d = 24 мм tст2 -? Vн = 80 м3 н/мин tсл1 -? v = 48,3∙10-6 м2/с tсл2 -? λ = 4,6∙10-2 Вт/(м∙К) а = 71,6∙10-6 м2/с δн = 2 мм λн = 0,7 Вт/(м∙К) δм = 20 мм λм = 40 Вт/(м∙К) δм = 1,5 мм λм = 0,1 Вт/(м∙К) t2 = 20° С а2 = 10 Вт/(м∙К) 1. Плотность азота найдем по формуле , где R = 8314 /μ = 8314/ 28 = 293 Дж/кг∙К
2. Скорость определяем по формуле m = ρ1w1F => w1 = m / ρ1F, где F – площадь трубки F = πd2/ 4, m = ρн Vн , где ρн для азота: ρн = μ/ 22,4 = 28 / 22,4 = 1,25 кг/м3 w1 = m/ρ1F = (1,25∙80)/(60∙104∙0,785∙0,0242) = 35,5 м/с
3. Число Рейнольдса
Re = wd / v = (35,5∙0,024∙106) / 48,3 = 17639 > Reкритич. = 2300
4. Число Прандтля
Pr = v / а = 48,3 / 71,6 = 0,67
5. Критерий Нуссельта
Nu = 0,021 Re 0,8 Pr 0,43 = 0,021∙176390,8 ∙ 0,670,43 = 44
6. Коэффициент теплоотдачи
α1 = Nu(λ/d) = 44(4,6 / 0,024) = 8433 Вт /(м2 ∙K) 7. Коэффициент теплопередачи:
Вт /(м2 ∙K)
k = 4 Вт/(м2 ∙K) < α1 = 10 Вт /(м2 ∙K)
8. Тепловой поток
q = k (t1 – t2) = 4(300 – 20) = 1120 Вт/м2
9. Из формулы
10.
12. Из формулы q = (tст.2 – t2) => tст.2 = t2 + q = 20 + 1120 = 132 °С
Ответ: q = 1120 Вт/м2; tст.1 = 299,9 °С; tст.2 = 132 °С; tсл.1 = 267,9 °С; tсл.2 = 267,34 °С.
Задача № 7. Вода при температуре насыщения t1 =150° С движется в стальной трубке внутренним диаметром d= 30 мм. Расход воды составляет 0,15 м3/мин. При температуре t1 кинематическая вязкость, теплопроводность и температуро-проводность воды составляет v= 6,89∙10-6 м2/с, λ= 2,79∙10- 2 Вт/(м∙К), а= 6,13∙10-6 м/с. С внутренней стенки металлическая трубка покрыта накипью толщиной δн= 2,3 мм и теплопроводностью λн= 0,75 Вт/(м∙К). Толщина стенки металлической трубки δм= 15 мм, коэффициент её теплопроводности λм= 50 Вт/(м∙К). С наружной стороны трубка покрыта сажей толщиной δс= 1,4 мм и теплопроводностью λс= 0,15 Вт/(м∙К). Теплота передается в окружающий газ с температурой t2= 20° С. Коэффициент теплоотдачи от поверхности сажи к окружающему газу a2= 10 Вт/(м2∙К). Стенку считать плоской. Определить плотность теплового потока q через трехслойную стенку, температуру на поверхностях стенки tст1 и tст2, а также температуру слоев tсл1, tсл2.
Решение: Дано:Найти: t1 =150°С tст1 -? d = 30 мм tст2 -? Vж = 2,15 м3 н/мин tсл1 -? v = 6,89∙10-6 м2/с tсл2 -? λ = 2,75∙10-2 Вт/(м∙К) q -? а = 6,13∙10-6 м2/с δн = 2,3 мм λн = 0,75 Вт/(м∙К) δм = 15 мм λм = 50 Вт/(м∙К) δс = 1,4 мм λс = 0,15 Вт/(м∙К) t2 = 20° С а2 = 10 Вт/(м∙К) 1. Плотность воды составляет ρ1 = 1000 кг/м3
2. Скорость определяем по формуле m = ρ1w1F = > w1 = m / ρ1 F, где F – площадь трубки F = πd2 / 4, а m = ρн Vж где ρн для воды: ρн = μ/ 22,4 = 18 / 22,4 = 0,8 кг/м3 w1 = (0,8∙2,15) / (60∙1000∙0,785∙0,0302) = 0,040 м/с
3. Число Рейнольдса
Re = wd / v = (0,040∙0,030∙106) / 6,89 = 174
4. Число Прандтля
Pr = v / а = 6,89 / 6,13 = 1,12
5. Критерий Нуссельта
Nu = 0,021 Re0,8 Pr0,43 = 0,021∙1740,8 ∙ 1,120,43 = 1,37
6. Коэффициент теплоотдачи
α1 = Nu(λ/d) = 1,37(2,75 / 0,030) = 125 Вт /(м2 K)
7. Коэффициент теплопередачи Вт/(м2 K)
k = 4,37 Вт/(м2 ∙K) < α1 = 10 Вт /(м2 ∙ K)
8. Тепловой поток
q = k (t1 – t2) = 4,37(150 – 20) = 568,1 Вт/м2
9. Из формулы
q = α1 (t1 – tст.1) => tст.1 = t1– q∙(1/α1) = 150 – 568,1(1/125) = 145,4 °С
12. Из формулы q = α2 (tст.2 – t2) => tст.2 = t2 + q∙(1/α2) = 20 + 568,1 ∙ (1/10) = 37 °С
Ответ: q= 568,1 Вт/м2; tст.1 = 145,4 °С; tст.2 = 37 °С; tсл.1 = 128 °С; tсл.2 = 127,8 °С.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.012 сек.) |