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