МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ТЕПЛОМАССООБМЕНУ ВАРИАНТ № 12 Факультет: энергетика Группа: ЭТз-91у Выполнил: студент Шмидт А.И. Проверил: канд. техн. наук, доц. Ю.И. Шаров Отметка о защите:
Новосибирск 2002 г. |
Дано:
Температура газов: tƒ1 = 1100 ºС
Температура воды: tƒ2 = 240 ºС
Диаметры стальной трубы: d1/d2 = 35/28 мм
Толщина слоя сажи: δс = 3,0 мм
Толщина слоя накипи: δн = 1,0 мм
Скорость газов: W1 = 8 м/с
Скорость воды: W2 = 0,55 м/с
1 приближение
1. Число Рейнольдса для поперечного обтекания газами шахматного трубного пучка:
Re1 = =1664,1
ν1- 197,1 коэффициент кинематической вязкости газов, принимается по таблице при температуре газов tƒ1 = 1100 ºС;
dн - наружный диаметр трубы, м
dн = d1 +2 δс = 35+2·3=41 мм=0,041 м
Температура наружной стенки принимается в первом приближении:
tw1=0,5(tƒ1 + tƒ1)= 0,5 (1100+240)= 670 ºС;
2. Число Нуссельта для газов по уравнению подобия:
Nu1=0,41= 28,98
Pr1=0,57 – число Прандтля для газов, принимается по таблице при температуре газов tƒ1 = 1100 ºС;
Prw1 = 0,6125 – число Прандтля для газов при температуре стенки tw1=670ºС.
3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к наружной стенке трубы:
Вт/м2К
где λ1 = 0,1175Вт/мК –коэффициент теплопроводности газов при tƒ1 = 1100 ºС;
4. Лучистый тепловой поток для незапыленного потока газов по формуле:
qл = c0εc εгψ
= 26788 Вт/м2
5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:
αл= 62,3 Вт/м2 К
6.Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:
αПР = α 1 +αл = 83,05+62,3=145,35 Вт/м2К
7.Число Рейнольдса для воды в трубах по формуле:
Re2 = =1,01418·105>104
Т.е. режим движения воды – турбулентный.
Здесь W2 = 0,55м/с – скорость воды - задана.
ν2=0,141·10-6 Кинематическая вязкость воды при температуре tƒ2 = 240 ˚C –
dВ=d2-2 δН=28-2·1=26 мм=0,026 м
8. Число Нуссельта для воды при турбулентном режиме определяется по уравнению подобия:
Nu2=0,021=200
9. Коэффициент конвективной теплопередачи к воде;
α2 = = 4830,77 Вт/м2К
где λ2 = 0,628 Вт/мК – коэффициент теплопроводности воды при tf2=240 ˚C.
10. Линейный коэффициент теплопередачи от газов к воде через 3-слойную цилиндрическую стенку определяется по формуле: Кℓ =
=1,015
11.Тепловой поток через 1 погонный метр трубы:
qℓ=πKℓ(tf1-tf2)= π∙1,015∙(1100-240)=2742,3 Вт/м
12. Температура наружной поверхности трубы:
tw1=tf1-=1100-=954˚С
13. Температура внутренней поверхности трубы:
tw2=tf2+= 240+=247˚С
1. Число Рейнольдса для газов остается без изменений
Re1 = 1664,1
2. Prw1 = 0,596 – число Прандтля для газов при температуре стенки tw1=954ºС.
тогда уточненное число Нуссельта для газов по уравнению подобия:
Nu1=0,41= 28,85
Pr1=0,57 – число Прандтля для газов, принимается по таблице при температуре газов tƒ1 = 1100 ºС;
3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к наружной стенке трубы:
83,05 Вт/м2К
где λ1 = 0,1175Вт/мК –коэффициент теплопроводности газов при tƒ1 = 1100 ºС;
4. Лучистый тепловой поток для не запыленного потока газов
по формуле: qл = 12479 Вт/м2
5. Лучистый коэффициент теплоотдачи:
αл= 85,47 Вт/м2 К
6.Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:
αПР = α 1 +αл = 83,05+85,47=168,52 Вт/м2К
7.Число Рейнольдса для воды в трубах остается без изменений:
Re2 = 1,01418·105>104
Т.е. режим движения воды – турбулентный.
8. Число Нуссельта для воды при турбулентном режиме определяется по уравнению подобия:
Nu2=0,021=200,326
9. Коэффициент конвективной теплопередачи к воде;
α2 = = 4838,64 Вт/м2К
где λ2 = 0,628 Вт/мК – коэффициент теплопроводности воды при tf2=240 ˚C.
10. Линейный коэффициент теплопередачи от газов к воде через 3-слойную цилиндрическую стенку определяется по формуле: Кℓ =
=0,99222
который отличается от найденного в первом приближении на:
δкℓ = = 2,244>1%, т.е. требуется третье приближение.
11.Тепловой поток через 1 погонный метр трубы:
qℓ=πKℓ(tf1-tf2)= π∙0,99222∙(1100-240)=2680,75 Вт/м
12. Температура наружной поверхности трубы:
tw1=tf1-=1100-=976,4988 ˚С
13. Температура внутренней поверхности трубы:
tw2=tf2+= 240+=246,783 ˚С
III приближение
1. Число Рейнольдса для газов остается без изменений
Re1 = 1664,1
2. Prw1 = 0,59 – число Прандтля для газов при температуре стенки tw1=898,48ºС.
тогда уточненное число Нуссельта для газов по уравнению подобия:
Nu1=0,41= 28,92
Pr1=0,57 – число Прандтля для газов, принимается по таблице при температуре газов tƒ1 = 1100 ºС;
3.Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к наружной стенке трубы:
82,88 Вт/м2К
где λ1 = 0,1175Вт/мК –коэффициент теплопроводности газов при tƒ1 = 1100 ºС;
4.Лучистый тепловой поток для незапыленного потока газов
по формуле: qл = 10822,5 Вт/м2
5.Лучистый коэффициент теплоотдачи:
αл= =87,63 Вт/м2 К
6.Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:
αПР = α 1 +αл = 82,88+87,63=170,5 Вт/м2К
7.Число Рейнольдса для воды в трубах остается без изменений:
Re2 = 1,01418·105>104
Т.е. режим движения воды – турбулентный.
8. Число Нуссельта для воды при турбулентном режиме определяется по уравнению подобия:
Nu2=0,021=200,326
9. Коэффициент конвективной теплопередачи к воде;
α2 = = 4838,64 Вт/м2К
где λ2 = 0,628 Вт/мК – коэффициент теплопроводности воды при tf2=240 ˚C.
10. Линейный коэффициент теплопередачи от газов к воде через 3-слойную цилиндрическую стенку определяется по формуле: Кℓ =
=0,99054
который отличается от найденного в первом приближении на:
δкℓ = = 0,283 <1%, т.е. расчёт в третьем приближении удовлетворяет заданной точности.
11.Тепловой поток через 1 погонный метр трубы:
qℓ=πKℓ(tf1-tf2)= π∙0,99504∙(1100-240)=2688,37 Вт/м
12. Температура наружной поверхности трубы:
tw1=tf1-=1100-=977,586˚С
13. Температура на наружном слое сажи
t1=tw1-=300,597°C
14. Температура на внутренней поверхности стальной трубы:
t2= t1-=298,687°C
15. Температура на внутреннем слое накипи
tw2=t2 - = 298,687 - =259,052˚С
16. Расчетная температура воды в трубах:
tf2p=tw2 - =259,052 - =240,25˚С
17. Погрешность по температуре воды:
δtf2 = =0,104<1%
точность расчета удовлетворительная.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.