Теплопередача

СОДЕРЖАНИЕ: МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «ТЕПЛОТЕХНИКА И ГИДРАВЛИКА» СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА №2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «ТЕПЛОТЕХНИКА И ГИДРАВЛИКА»

СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА №2

«ТЕПЛОПЕРЕДАЧА»

Выполнил: студент группы АТ-312

Литвинов Александр Владимирович

Проверил: Галимов Марат Мавлютович

ВОЛГОГРАД 2003

Задание :

В теплообменном аппарате вертикальная плоская стенка толщиной δ = 5,5 мм, длиной l = 1,45 м и высотой h = 0,95 м выполнена из стали с коэффициентом теплопроводности λс = 50 Вт/(мК) (рис. 1). С одной стороны она омывается продольным вынужденным потоком горячей жидкости (воды) со скоростью w = 0,525 м/с и температурой tж1 = 80 ºС (вдали от стенки), с другой стороны – свободным потоком атмосферного воздуха с температурой tж2 =10 ºС.

λc

tж1 tж2

qh

δ l

Требуется :

1. Определить плотность теплового потока q. Результаты расчетов занести в таблицу. Лучистым теплообменом пренебречь из-за малых значений

и
.

2. Провести расчетное исследование вариантов интенсификации теплопередачи при неизменной разности температур между горячим и холодным теплоносителями.

2.1. Определить коэффициент теплопередачи при:

а) увеличении в 5, 10, 15 раз коэффициентов теплопередачи α1 , α2 и поверхности стенки F как со стороны горячей жидкости (

), так и со стороны воздуха (
) .

б) замене стальной стенки на латунную (

) , алюминиевую (
) и медную (
) с коэффициентами теплопроводности соответственно
,
,
.

Результаты расчетов занести в таблицу.

2.2. Определить степень увеличения коэффициента теплопередачи при изменениии каждого из варьируемых факторов σi по формуле:

, где K, Ki – коэффициенты теплопередачи до и после интенсификации теплопередачи.

Результаты расчетов свести в таблицу.

2.3. Обозначив степень изменения варьируемых факторов через z, построить в масштабе (на одном рисунке) графики:

,
,
,
,
.

2.4. Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы о целесообразных путях интенсификации теплопередачи.

Решение :

1. Для нахождения коэффициентов теплоотдачи α необходимо выбрать уравнения подобия и найти числа подобия.

При вынужденном обтекании плоской поверхности может быть использовано следующее уравнение подобия:

;

Для воды при температуре 80ºС характерны следующие параметры:

;
;
;

;

=> с = 0,037; n1 = 0,8; n2 = 0,43;

Зададимся температурами поверхностей стенки со стороны охлаждаемой

и нагреваемой
сред. Учитывая рекомендации (для металлических стенок в первом приближении можно принять
; температура стенки всегда ближе к температуре той среды, со стороны которой α выше; при вынужденном движении величина α обычно значительно больше, чем при свободном), выбираем
.

При температуре 75ºС

.

;

При свободном движении (естественной конвекции) вдоль вертикальных поверхностей может быть использовано следующее уравнение подобия:

;

Для воздуха при температуре 10ºС характерны следующие параметры:

;
;

а при температуре 75ºС

.

;

;

;

;

Коэффициенты теплоотдачи:

;

;

Коэффициент теплопередачи K для плоской стенки:

;

Плотность теплового потока:

;

Проверка правильности принятия для температур

и
для расчета:

;

;

Отклонения:

=> допустимо;

=> допустимо;

Таблица 1

Результаты расчета

α1 ,

Вт/(м2 К)

α2,

Вт/(м2 К)

1/ α1 ,

м2 К/Вт

1/ α2 ,

м2 К/Вт

δ/λс ,

м2 К/Вт

R,

м2 К/Вт

K,

Вт/(м2 К)

q, Вт/(м2 К)
2697,662 6,990 0,0004 0,1431 0,0001 0,1436 6,9666 487,662

2.1.Коэффициенты теплопередачи при изменении каждого из варьируемых факторов:

;

;

;

;

;

Таблица 2

Результаты расчета

6,9810 6,9828 6,9834 6,9810 6,9828 6,9834 34,3725 67,6277
Вт/(м2 К)
99,8191 34,3725 67,6277 99,8191 6,9693 6,9706 6,9713
Вт/(м2 К)

2.2. Степень увеличения коэффициента:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Таблица 3

Результаты расчета

1,0021 1,0023 1,0024 1,0021 1,0023 1,0024 4,9339 9,7074
14,3282 4,9339 9,7074 14,3282 1,0004 1,0006 1,0007

2.3.Графики:

,
,
,
,
.
Наклонная линия характеризует 2 наложенных друг на друга графика функций
и
. Линия, почти параллельная оси абсцисс, характеризует 3 наложенных друг на друга графика функций
,
и
.

2.4. Выводы:

1. из таблицы 1 видно, что величину полного термического сопротивления и коэффициента теплопередачи определяет термическое сопротивление теплоотдачи со стороны стенки, омываемой свободным потоком атмосферного воздуха.

2. из графика, таблиц 2 и 3 видно, что увеличение коэффициента теплоотдачи и поверхности стенки со стороны горячей жидкости, а также изменение материала стенки практически не увеличивают теплопередачу. А увеличение коэффициента теплоотдачи и поверхности стенки со стороны воздуха является эффективным средством ее интенсификации, поскольку термическое сопротивление со стороны стенки, омываемой свободным потоком атмосферного воздуха, вносит наибольший вклад в полное термическое сопротивление теплопередачи.

3. необходимо уменьшать наибольшее из частных термических сопротивлений, предварительно численно вычислив каждое сопротивление.

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

Все материалы в разделе "Теплотехника"

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Copyright © MirZnanii.com 2015-2017. All rigths reserved.