Определение параметров экологически чистой вытяжной трубы (наружный диаметр трубы - 0,65 м), страница 3

После нахождения коэффициента теплопередачи К определяется среднелогарифмический температурный напор ∆t. В данной работе вытяжная труба охлаждается только потоком воздуха. Поэтому определение среднелогарифмического температурного напора выполняется в соответствии со схемой, приведённой на рис. 3.

Рис.3. Изменение температур парогазового потока и воздуха при охлаждении трубы воздухом (поперечное обтекание): - температура воздуха на улице; - средняя температура воздуха внутри пограничного слоя, после его нагрева от вытяжной трубы; - температура парогазового потока;

Среднелогарифмический температурный напор:

где

Здесь - температура паровоздушной смеси (задана); - температура наружного воздуха (задана);

- средняя температура воздуха внутри пограничного слоя после его нагрева от вытяжной трубы

Значение необходимо определить по уравнению:

Здесь - удельный тепловой поток (приближённое значение); - площадь сечения вытяжной трубы, м²:

, где - диаметр трубы, м (задан); - высота трубы над кровлей, м (задана).

Массовый расход воздуха, обтекающего трубу (, кг/с), определяется:

где - плотность воздуха при температуре окружающей среды, кг/м³; - скорость ветра (задана), м/с;- диаметр трубы (задан), м/с; - удельная теплоёмкость воздуха для температуры окружающей среды, Дж/(кг∙град).

Определяем удельный тепловой поток:

Сравниваем знаения теплового потока принятого и рассчитанного:

Расхождение меньше 1%, окончательно принимаем  и можем делать расчеты дальше.

Температура внутренней стенки трубы:

Интегральный коэффициент теплоотдачи от наружной стенки трубы к окружающему воздуху (в цехе) определяется по формуле:

 где - число Прандтля воздуха для температуры в цехе;

Зависимости и определяются по формулам:

При  

Число Рейнольдса воздуха при вынужденной циркуляции:

где - скорость воздуха в цехе (0,5 м/с);

l- характерный геометрический размер,м;

- коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре в цехе.

Число Релея:

где - ускорение свободного падения;- плотность воздуха при температуре цеха; - теплоёмкость воздуха при температуре цеха, Дж/(кг·град); - коэффициент объёмного расширения воздуха при температуре цеха; - пока эта величина неизвестна, поэтому её можно принять равной температуре паровоздушной смеси (задана) ;- высота трубы под кровлей, м (задана); - коэффициент теплопроводности воздуха при температуре цеха;- коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре цеха.

После определения значения Nu³ находим Nu: , затем интегральный коэффициент теплоотдачи:

где - характерный линейный размер, м; - коэффициент теплопроводности воздуха при температуре цеха.

Коэффициент теплоотдачи от наружной стенки трубы к воздуху в цехе  сопоставим с коэффициентом (от наружной стенки трубы к окружающему воздействию над кровлей цеха)

Фактически, сейчас тоже найден коэффициент - но для теплоотдачи в цехе, под кровлей.

Дальнейший расчет теплообмена при конденсации пара из паровоздушной смеси под кровлей аналогичен расчету при конденсации.

Значения , и  остаются теми же самыми, т.к. температура паровоздушной смечи – та же.

Критерий Re здесь другой:

Где - удельная теплота парообразования для температуры ;- коэффициент динамической вязкости воды для температуры ; - удельный тепловой поток через трубу над кровлей (определено);и - высота трубы над кровлей и под кровлей, м (заданы).- удельный тепловой поток через трубу над кровлей цеха определяется пока приближённо. Оно тоже будет завышенным:

Критерий Re увеличился, поэтому значение  будет другим:

Теперь можно определить  коэффициент теплоотдачи:

где - коэффициент теплопроводности водяного пара при температуре  (Вт/м∙К);

- коэффициент кинематической вязкости воды при температуре  (м²/с):

 где - коэффициент динамической вязкости воды при температуре  (Н∙с/м²);