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 єС (вдали от стенки), с другой стороны – свободным потоком атмосферного воздуха с температурой tж2 =10 єС.
λc
tж1 tж2
q h
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:
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 80єС 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 75єС .
;
При свободном движении (естественной конвекции) вдоль вертикальных поверхностей может быть использовано следующее уравнение подобия:
;
Для воздуха при температуре 10єС характерны следующие параметры:
; ;
а при температуре 75єС .
;
;
;
;
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/(м2К) | α2, Вт/(м2К) | 1/ α1, м2К/Вт | 1/ α2, м2К/Вт | δ/λс, м2К/Вт | R, м2К/Вт | K, Вт/(м2К) | q, Вт/(м2К) |
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/(м2К) |
| | | | | | |
99,8191 | 34,3725 | 67,6277 | 99,8191 | 6,9693 | 6,9706 | 6,9713 |
Вт/(м2К) |
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.
Другие работы по теме:
Теплофизический расчет шара
Поиск распределения температуры по толщине указанного шара, находящегося в тепловом равновесии с окружающей средой, в любой момент времени. Определение удельного расхода тепла. Решение задачи тепломассопереноса произведено с использованием пакета MathCAD.
Анализ тепломассообмена
Определение температурного напора при термических процессах и расчет его среднелогарифмического значения. Исследование эффективности оребрения поверхности плоской стенки в зависимости от коэффициента теплопроводности при граничных условиях третьего рода.
Гидродинамика
В тепловых процессах осуществляется передача тепла — теплопередача от одного теплоносителя к другому, причем эти теплоносители в большинстве случаев разделены перегородкой {стенкой аппарата, стенкой трубы и т. п.). Количество передаваемого тепла определяется основным уравнением теплопередачи.:
Анализ тепломассообмена
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) Институт транспортной техники и организации производства Кафедра "Теплотехника железнодорожного транспорта"
Расчет и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей
Определение параметров рабочего тела методом последовательных приближений. Значения теплоемкостей, показатели адиабаты и газовой постоянной. Изменение в процессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Термический коэффициент полезного действия.
Билеты по физике для 8 класса
№1.1)Какие превращения происходят при подъёме шара и его падении? 2)Как изменится состояние шара и плиты при их соударении? 3)В какую энергию превратится механическая при ударе о плиту? 4)Какую энергию называют внутренней? 5)От чего зависит внутренняя энергия? 6)Какими 2 способами можно изменить внутреннюю энергию? 7)Опишите опыт по изменению внутренней энергии когда над телом совершают работу? 8) Опишите опыт по изменению внутренней энергии когда тело совершает работу? 9)Что такое теплопередача? 10)Объясните нагревание ложки опущенной в горячую воду? Отв:1.Когда подняли шар -сообщили потенциальную энергию.
Устройство автомобилей 3
СОДЕРЖАНИЕ: Компрессионные кольца двигателей…………………………………….3 1.1. Назначение, конструкция и материал………………………………..3 1.2. Правила установки колец в канавки поршня………………………..5
Теплопередача
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «ТЕПЛОТЕХНИКА И ГИДРАВЛИКА» СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА №2
Расчет отопления здания
Министерство образования и науки Российской Федерации Негосударственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «Камский институт гуманитарных и инженерных технологий»
Расчет отопления здания
Расчет теплопередачи наружной стены, пола и перекрытия здания, тепловой мощности системы отопления, теплопотерь и тепловыделений. Выбор и расчёт нагревательных приборов системы отопления, оборудования теплового пункта. Методы гидравлического расчета.
Анализ условий работы первичного газового холодильника
Для охлаждения прямого коксового газа после газосборников и для облегчения последующих технологических процессов применяют первичные газовые холодильники (ПГХ). Они бывают различных конструкций: непосредственного действия, трубчатые с вертикальным и горизонтальным расположением труб.
Конвективный теплообмен 2
Оглавление Введение Закон Ньютона – Рихмана. Краткие сведения из теории подобия. Критериальные уравнения конвективного теплообмена. Расчетные формулы конвективного теплообмена.
Розрахунок газоповітряного рекуператора
Міністерство освіти та науки України Кафедра „ТГ” Пояснююча записка до курсової роботи Розрахунок газоповітряного рекуператора” Підготував: ст.гр.М-227 Сталь О.П.
Парогазовые теплофикационные установки
Изучение комбинированной выработки на электростанциях электроэнергии и тепла, которая называется теплофикацией. Характеристика оборудования тепловых электростанций и видов парогазовых теплофикационных установок с КУ: парогазовые и газотурбинные ТЭЦ.
Тепло Термины и определения
Тепловая сеть система трубопроводов и потребительских вводов для транспорта и распределения теплоносителя (горячей воды или пара). Трубы прокладываются под землей в каналах или в грунте, а также над землей на эстакадах или на мачтах.
Розрахунок газоповітряного рекуператора
Проведення теплового, конструктивного та аеродинамічного розрахунків газоповітряного рекуператора, вибір стандартного теплообмінного апарату. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі конвекцією, потужності електричного приводу дуттьового вентилятора.
Теплофизика
Цель ознакомить студентов с основными проблемами современной теплофизики, с теплофизическими процессами спецпроизводств и подготовить студентов к изучению спецкурсов, расчету проектов и выполнению индивидуального спецпрактикума
Датчики скорости
Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА
Концепции современного естествознания
1. Какие научные открытия в биологии вывели ее на лидирующее место в современном естествознании? Поясните, в чем суть противоречия, связанного с сопоставлением второго начала термодинамики и теории естественного отбора, и как это противоречие снимается.
ГИА физика 2010 кодификатор
Государственная (итоговая) аттестация 2010 года (в новой форме) по ФИЗИКЕ обучающихся, освоивших основные общеобразовательные программы Кодификатор
ГИА физика 2009 кодификатор
Государственная (итоговая) аттестация выпускников IX классов общеобразовательных учреждений 2009 г. (в новой форме) по ФИЗИКЕ Кодификатор элементов содержания по физике