Распределение температур в элементе Филда

Страницы работы

9 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Введение

Дифференциальные уравнения, описывающие процесс теплообмена в элементе Филда нелинейные, в связи с этим необходимо вычислить поверхность рекуператора методом сеток.

Рассматриваемый элемент делится на участки длиной (чем выше требуемая точность вычислений, тем меньше ).

Средние температуры стенок рассматриваемого участка , получают из балансов тепловых потоков. После вычислений этих температур, можно определить прирост температур теплоносителя во внутренней трубе и в кольцевом пространстве, а затем приступают с вычислению температур на следующем участке.

Распределение температур в элементе Филда.

Рис.1

Исходные данные:

1.  Скорость воздуха: м/с.

2.  Температура продуктов сгорания:=1210 °С.

3.  Температуры воздуха:   °С

°С

4.  Длина участка: мм =0,05м.

5.  Геометрические размеры:

мм =0,072м.

мм =0,067 м.

мм =0,44м.

мм =0,042 м.

1.1.  Определение коэффициента теплоотдачи сложного теплообмена со стороны потока газов:

, .

где   - радиационный коэффициент теплоотдачи, ;

        - конвективный коэффициент теплоотдачи, ;

1.1.1.  Вычисление радиационного коэффициента теплоотдачи:

где  - приведенная степень черноты:

 - степень черноты продуктов сгорания;

 - степень черноты металла;

Отсюда

 - постоянная Стефана – Больцмана, ;

К – средняя температура продуктов сгорания;

 - средняя температура внешней стенки металла, К;

.

1.1.2.  Определение чисел Рейнольдса и Нуссельта:

где м2/с – кинематическая вязкость дымовых газов.

Здесь и в дальнейшем теплофизические свойства воздуха и дымовых газов взяты из [1].

 - скорость газов, м/с.

> Reкр=1000 Следовательно течение турбулентно.

 - число Прандтля для дымовых газов.

Коэффициент теплоотдачи:,

где коэффициент теплопроводности, ;

Отсюда по пункту 1.1.:  , .

1.2.  Определение конвективного коэффициента теплоотдачи на поверхности 2 -, .

1.2.1.  Определение расхода воздуха:

где = кг/м3 – плотность воздуха.

кг/с.

1.2.2.  Скорость в кольце:

, м/с.

м/с.

Число Рейнольдса:

где м.

Отсюда  - течение турбулентное.

Число Нуссельта:

где   - поправка на начальный участок.

       Pr2 =0,694 – число Прандтля для воздуха.

где L=1,0 м – длина элемента Филда (принимаем в первом приближении)

      n -  номер рассматриваемого участка.

Отсюда

Тогда .

Параметры , , ,  - определяем по таблицам, приведенным в  [1], для каждого участка z =555°C.

1.3.   Определение конвективного коэффициента теплоотдачи на поверхности 3 - , .

Число Нуссельта:

                             

Тогда .

1.4.   Определение конвективного коэффициента теплоотдачи на поверхности 4 - , .

Скорость воздуха в трубе:

, м/с.

м/с.

 где – средняя температура во внутренней трубе, °С.

Параметры , , ,  - определяем по таблицам, приведенным в  [1].

Число Рейнольдса:

Число Нуссельта:

Отсюда

Тогда .

1.5.  Определение потока тепла, отнесенного к единице трубы от потока продуктов сгорания к поверхность внутренней трубы:

, Вт/м.

      где  - эквивалентный радиационный коэффициент теплоотдачи, при первой итерации принимаем ;

             - средняя температура в кольцевом пространстве нагреваемого теплоносителя, °С.

            Проводя расчет методом последовательных приближений, для последней итерации принимаем  .

Тогда Вт/м.

1.6.  Первое приближение значения температуры внешней стенки составит:

°С.

1.7.  Конвективный поток тепла от наружной трубы:

, Вт/м.

, Вт/м.

1.8.  Остаток тепла, передаваемый от наружной трубы к внутренней радиацией составляет:

, Вт/м.

1.9.  Из баланса потока тепла находим первое приближение температуры стенки внутреннего цилиндра:

, °С.

°С.

1.10.  Уточним значение радиационного потока между трубами:

, Вт/м.

 где  с0 =5,67.

- приведенная степень черноты;            

 

Вт/м.

1.11.  Сравнение  и :

Если  ,

 где   - принятая точность вычислений, то вычисляем исправленное значение  и возвращаемся к пункту 1.5.

и последующих итераций не требуется.

1.12.  Теплоемкость потока, нагреваемого теплоносителем, определяется через  и :

;

     где  и  - соответственно теплоемкости воздуха при температурах  и .

1.13.  После вычисления температур и  для отрезка , определяем приросты температур  и на этом участке.

, °С

, °С.

Отсюда °С

         °C.

1.14.  После вычисления  и  получим начальные величины  и для очередного участка  и проводим подобный расчет.

°С.

°С.

     Когда  расчет считается законченным.

Сведем рассчитанные участки в таблицу:

L, м

qs , Вт/м

, °С

, °С

y

z

0.05

15341

937

481

51

547

0.1

15367

936

494

63

539

0.15

15386

936

508

75

530

0.20

15420

935

521

87

520

0.25

15459

935

531

99

510

0.30

15502

934

541

111

499

0.35

15572

932

553

123

488

0.40

15602

932

564

136

476

0.45

15686

931

576

149

463

0.50

15767

929

586

162

450

0.55

15838

928

595

175

436

0.60

15924

926

608

188

421

0.65

16019

924

622

201

405

0.70

16142

922

627

215

388

0.75

16259

920

633

229

370

0.80

16350

919

646

243

351

0.85

16487

916

648

257

331

0.90

16539

913

651

269

307

0.95

16654

910

654

279

278

Список литературы:

1.  Исаченко В.П. , Осипова В.А. , Сукомел А.С. Теплопередача. –М. : Энергия, 1975. – 488 с.

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Новосибирский Государственный  Технический Университет

Кафедра тепловых электрических станций

Расчетно – графическая работа

“Элемент Филда ”

Факультет: ФЭН

Группа: ТЭ-71

Студент: Чернышев А.

Преподаватель: Овчинников Ю.В.

Дата сдачи: 27.05.2001

Отметка о защите:

НОВОСИБИРСК  2001

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Теплопередача
Тип:
Расчетно-графические работы
Размер файла:
289 Kb
Скачали:
0