Расчет тепломассообмена стальной трубы диаметрами 35/28мм (температура газов = 1100 ºС, температура воды = 240 ºС)

Страницы работы

Содержание работы

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

Где W1 = 8 м/с – скорость газов – задана;

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 1л = 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

Pr2=0,87 число Прандтля воды по таблице при температуре tf2=240 ˚C

Prw2 =0,87 число Прандтля воды при температуре стенки tw2 , которая в первом приближении принимается tw2= tf2=240 ˚C.

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: К =

             

=1,015

11.Тепловой поток через 1 погонный метр трубы:

 q=πK(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

ΙΙ приближение

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 1л = 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

Pr2=0,87 число Прандтля воды по таблице при температуре tf2=240 ˚C

Prw2 =0,865 число Прандтля воды при температуре стенки tw2 =247 ˚C, рассчитанной в первом приближении.

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: К =

             

=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:

 q=πK(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 1л = 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

Pr2=0,87 число Прандтля воды по таблице при температуре tf2=240 ˚C

Prw2 =0,865 число Прандтля воды при температуре стенки tw2 =247 ˚C, рассчитанной в первом приближении.

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: К =

             

=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:

 q=πK(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.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Курсовые работы
Размер файла:
146 Kb
Скачали:
0