Определение параметров теплоотдачи и теплопередачи теплоносителей
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
? определяется коэффициент излучения серого тела?
Решение:
Поток результирующего излучения в замкнутой системе, состоящей из двух серых поверхностей, разделенных диатермичной средой, рассчитывают по формуле:
;
где Т - абсолютная температура поверхности теплообмена, К;
F - площадь поверхности теплообмена, м2;
j12 и j21 - угловые коэффициенты излучения соответственно с первого тела на второе и со второго тела на первое;
eпр - приведенная степень черноты в системе двух тел.
Приведенную степень черноты в замкнутой системе радиационного теплообмена, состоящей из двух серых тел, рассчитывают по формулам:
.
Для случая, когда меньшая поверхность не имеет вогнутостей:
?12 = 1; ?21 = F1/F2.
Тогда получаем:
Q = ,
Определяем площади поверхности паропровода и канала, участвующие в теплообмене.
F1 = ?*d*L = 3,14*0,1*1 = 0,314 м2.2 = a*b*L = 0,3*0,3*1 = 0,09 м2.
Потери теплоты одним погонным метром стального паропровода:
Q = = 5306 Вт/м.
Ответы на вопросы.
1.Что называется степенью черноты тела?
Отношение излучательной способности данного тела к излучательной способности абсолютно черного тела при той же температуре называют степенью черноты тела
? = Е/Е0 = С/С0.
2.Чему равен коэффициент излучения абсолютно чёрного тела?
Коэффициент излучения абсолютно черного тела С0 = 5,67 Вт/(м2К4).
3.Как определяется коэффициент излучения серого тела?
Величину С = ?*E0 называют коэффициентом излучения серого тела. Величина С реальных тел в общем случае зависит не только от физических свойств тела, но и от состояния поверхности или от ее шероховатости, а также от температуры и длины волны.
Задача №4
Вертикальный участок паропровода диаметром 150 мм и длиной 5 м охлаждается воздухом в условиях свободной конвекции. Температура наружной поверхности паропровода tCT = 4500C, температура воздуха t1 = 400C.
Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности паропровода к воздуху и величину теплового потока на расчётном участке.
Показать примерный график изменения коэффициента теплоотдачи ? по высоте трубы.
Ответить на вопросы:
1.Что называется коэффициентом теплоотдачи?
2.Какие факторы влияют на величину коэффициента теплоотдачи?
Решение:
Определяем теплофизические свойства воздуха при t1 = 400C:
? = 0,0276 Вт/(м*К); ? = 16,96*10-6 м2/с; Pr = 0,699; при tCT = 4500C - PrCT = 0,682.
Рассчитаем критерий Грасгофа:
Gr = g*?t*l3*?/?2,
?t = tCT - t1 = 450 - 40 = 4100C;
? = 1/T1 = 1/313 K-1;
= 9,81*410*53/[313*(16,96*10-6)2] = 5,6*1012;
*Pr = 0,699*5,6*1012 = 3,9*1012.
Для вертикального паропровода при Gr*Pr > 109 критерий Нуссельта рассчитываем по формуле:
Nu = 0,15*(Gr*Pr)0,33*(Pr/PrCT)0,25 = 0,15*(3,9*1012)0,33*(0,699/0,682)0,25 = 2157;
Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности паропровода к воздуху:
? = Nu*?/l = 2157*0,0276/5 = 11,9 Вт/(м2*К).
Величина теплового потока на расчётном участке:
Q = ?*(tCT - t1)*?*d*l = 11,9*(450 - 40)*3,14*0,15*5 = 11490 Вт.
Ответы на вопросы:
1.Что называется коэффициентом теплоотдачи?
Коэффициент теплоотдачи ? - количество теплоты, переданное от жидкости (греющего тела) к стенке или, наоборот, в единицу времени через единицу поверхности при разности температур между поверхностью стенки и жидкостью в 1 К.
2.Какие факторы влияют на величину коэффициента теплоотдачи?
Коэффициент теплоотдачи зависит от большого числа факторов. На него оказывают влияние:
температура, форма и размеры тела, ориентация его в пространстве;
температура, скорость и режим движения среды;
физические свойства среды: вязкость, плотность, теплоемкость, теплопроводность, коэффициент объемного расширения.
Примерный график изменения коэффициента теплоотдачи ? по высоте трубы:
Характер течения среды и изменение коэффициента теплоотдачи в условиях естественной конвекции у вертикального цилиндра большой высоты
Задача №5
Определить коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании потоком дымовых газов, имеющих температуру tГ = 8000C, трубы диаметром 100 мм. Скорость движения потока газов w = 5,5м/с, угол атаки ? = 300.
Ответить на вопросы:
1.Как влияют на коэффициент теплоотдачи величина скорости потока, угол атаки потока газов, а также диаметр трубы?
Решение:
Определяем теплофизические свойства продуктов сгорания при tГ = 8000C:
? = 0,0915 Вт/(м*К);
? = 131,8*10-6 м2/с;= 0,60.
Рассчитываем критерий Рейнольдса:
Re = w*d/ ? = 5,5*0,1/(131,8*10-6) = 4173.
Так как Re < 105, при поперечном омывании трубы потоком дымовых газов критерий Нуссельта рассчитывается по формуле:
Nu = 0,56*Re0,5*Pr0,36*??;
?? = 0,67 - поправочный коэффициент, учитывающий угол атаки.
Nu = 0,56*41730,5 *0,60,36*0,67 = 20,17.
Коэффициент теплоотдачи:
? = Nu*?/d = 20,17*0,0915/0,1 = 18,5 Вт/(м2*К).
Ответы на вопросы:
1.Как влияют на коэффициент теплоотдачи величина скорости потока, угол атаки потока газов, а также диаметр трубы?
С увеличением скорости потока возрастает критерий Рейнольдса, следовательно возрастает критерий Нуссельта, т.е. возрастает коэффициент теплоотдачи. С увеличением угла атаки также возрастает критерий Нуссельта и коэффициент теплоотдачи. С увеличением диаметра трубы коэффициент теплоотдачи уменьшается.
Задача №6
Определить поверхность нагрева рекуперативного теплообменника (ТО), в котором происходит нагрев в