Материал: Z841 Цветков ОБ Прикладной тепломассообмен
числить теплоприток от воздуха к хладоносителю за время , если длина трубопровода L.
Коэффициенты теплопроводности стали ст = 45 Вт/(м К), изоляции из. Изобразить распределение температур в трубопроводе (без масштаба).
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
№ |
dнар, |
ст, |
tж1, |
из, |
1, |
2, |
tж2, |
из, |
L, |
, |
|
вари- |
|||||||||||
мм |
мм |
ºС |
мм |
Вт/(м2 К) |
Вт/(м2 К) |
ºС |
Вт/(м К) |
м |
ч |
||
анта |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
30 |
1,5 |
–5 |
10 |
1000 |
5 |
5 |
0,035 |
4 |
2 |
|
1 |
36 |
1,5 |
–10 |
15 |
1500 |
8 |
10 |
0,029 |
5 |
3 |
|
2 |
42 |
2,0 |
–15 |
20 |
2000 |
10 |
15 |
0,047 |
6 |
4 |
|
3 |
52 |
2,0 |
–20 |
25 |
1500 |
10 |
20 |
0,064 |
7 |
5 |
|
4 |
56 |
2,5 |
–25 |
30 |
1000 |
8 |
25 |
0,076 |
8 |
2 |
|
5 |
30 |
1,5 |
–5 |
10 |
800 |
6 |
20 |
0,035 |
7 |
3 |
|
6 |
36 |
1,5 |
–10 |
15 |
1000 |
5 |
15 |
0,029 |
6 |
2 |
|
7 |
42 |
2,0 |
–15 |
20 |
1500 |
10 |
10 |
0,047 |
5 |
3 |
|
8 |
52 |
2,0 |
–20 |
25 |
2000 |
8 |
5 |
0,064 |
4 |
2 |
|
9 |
56 |
2,5 |
–25 |
30 |
1000 |
10 |
25 |
0,076 |
3 |
1 |
Задача 3. Внутри стальной трубы, наружный диаметр которой dнар и толщина стенки ст, движется трансформаторное масло с температурой tж1. Труба расположена в помещении с температурой tж2. Коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней поверхности трубы
1, от поверхности трубы к воздуху |
2. Для снижения тепловых по- |
терь трубу покрывают слоем бетона |
б. |
Определить линейную плотность теплового потока через трубу без бетона и при его наличии. Найти максимальное значение коэффициента теплопроводности такой изоляции, накладываемой на трубу, чтобы при любой ее толщине теплопотери были меньше, чем для неизолированной трубы.
Коэффициенты теплопроводности: стали ст = 45 Вт/(м К), бетона б = 1,3 Вт/(м К). Значение коэффициента теплоотдачи 2 считать постоянным.
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
26
№ ва- |
dнар, |
ст, |
б, |
tж1, |
tж2, |
1, |
2, |
рианта |
мм |
мм |
мм |
°C |
°C |
Вт/(м2 К) |
Вт/(м2 К) |
0 |
30 |
1,5 |
30 |
60 |
10 |
500 |
5 |
1 |
36 |
1,5 |
40 |
80 |
15 |
600 |
6 |
2 |
42 |
2,0 |
50 |
100 |
20 |
700 |
7 |
3 |
52 |
2,0 |
60 |
120 |
25 |
800 |
8 |
4 |
56 |
2,5 |
40 |
100 |
10 |
900 |
10 |
5 |
30 |
1,5 |
50 |
60 |
10 |
1000 |
5 |
6 |
36 |
1,5 |
60 |
80 |
15 |
1100 |
6 |
7 |
42 |
2,0 |
60 |
100 |
20 |
1200 |
7 |
8 |
52 |
2,0 |
80 |
120 |
25 |
1300 |
8 |
9 |
56 |
2,5 |
80 |
100 |
10 |
1400 |
10 |
Задача 4. Стальную пластину ( ст =12 Вт/(м К), аст = 3 10–6 м2/с, 7850 кг/м3) толщиной с начальной температурой tнач опускают в
ванну |
с жидким азотом, |
имеющим постоянную температуру |
tж = |
–196 °С. Коэффициент |
теплоотдачи от пластины к азоту |
= 200 Вт/(м2 К). |
|
|
|
Считая, что температура пластины изменяется только по тол- |
|
щине, определить температуры поверхности пластины tпов и ее центральной плоскости tц через время после начала охлаждения. Найти количество теплоты, которая передаст пластина азоту за это время при массе пластины 1000 кг.
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра.
Пара- |
|
|
|
№ |
варианта |
|
|
|
|
||
метры |
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
tнач, ºС |
20 |
50 |
70 |
100 |
|
150 |
200 |
20 |
50 |
100 |
150 |
, мм |
80 |
90 |
100 |
120 |
|
150 |
200 |
80 |
100 |
150 |
200 |
, с |
1000 |
1200 |
1500 |
1300 |
|
1500 |
1700 |
1200 |
1500 |
1800 |
2000 |
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ТЕПЛОМАССООБМЕНУ № 2
Задача 1. Для увеличения теплового потока от воздуха к движущемуся внутри труб хладоносителю воздухоохладитель скомпонован из оребренных горизонтальных труб, наружный диаметр которых dнар = 20 мм, толщина стенки ст = 1,5 мм.
27
Ребра прямые круглые высотой hр, толщиной р, шаг ребер Sр. Коэффициент теплопроводности материала труб и ребер ст. Коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности ребер и межреберных участков р, от внутренней поверхности трубы к хладоносителю 1.
Определить коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, приведенные к полной (оребренной) поверхности. Найти, во сколько раз увеличится тепловой поток через оребренную трубу по сравнению с неоребренной.
При определении коэффициента эффективности ребра по формуле E = th(mh р)/(mh'р) условную (приведенную) высоту ребра рассчитать по формуле h'р = hр[1+0,35 ln (D/dо)], где D – диаметр ребра.
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
№ ва- |
hр, |
р, |
Sр, |
ст, |
р |
, |
1 |
, |
рианта |
мм |
мм |
мм |
Вт/(м К) |
|
|
||
Вт/(м2 К) |
Вт/(м2 К) |
|||||||
0 |
10 |
0,5 |
4 |
40 |
6 |
|
500 |
|
1 |
12 |
0,6 |
5 |
45 |
7 |
|
600 |
|
2 |
14 |
0,7 |
6 |
108 |
8 |
|
700 |
|
3 |
16 |
0,8 |
7 |
200 |
9 |
|
800 |
|
4 |
18 |
1,0 |
8 |
390 |
10 |
|
900 |
|
5 |
10 |
1,0 |
4 |
390 |
30 |
|
900 |
|
6 |
12 |
0,8 |
5 |
200 |
40 |
|
500 |
|
7 |
14 |
0,7 |
6 |
108 |
50 |
|
600 |
|
8 |
16 |
0,6 |
7 |
45 |
60 |
|
700 |
|
9 |
18 |
0,5 |
8 |
40 |
70 |
|
600 |
|
Задача 2. Для обогрева воздуха в помещении используется настенный нагреватель высотой h и длиной l. Температура воздуха в помещении tж, температура наружной поверхности нагревателя tст. Нагреватель изготовлен из чугуна, степень черноты поверхности нагревателя = 0,64.
Определить конвективный Qк, лучистый Qл, а также полный Q тепловые потоки от поверхности нагревателя к воздуху.
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра.
28
Пара- |
|
|
|
№ |
варианта |
|
|
|
|
||
метры |
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
h, м |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
|
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
l, м |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
1,2 |
|
1,0 |
0,8 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
1,2 |
tж, °С |
10 |
12 |
14 |
16 |
|
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
tст,°С |
70 |
65 |
60 |
55 |
|
50 |
70 |
65 |
60 |
55 |
50 |
Задача 3. Теплообменник, предназначенный для охлаждения жидкого холодильного агента после конденсации, выполнен в виде двухтрубного аппарата (труба в трубе). Размеры внутренней трубы d , наружной dн н. По внутренней трубе со скоростью Wв движется охлаждающая вода, в межтрубном кольцевом пространстве со скоростью Wа – холодильный агент. Средняя температура воды tв, хлада-
гента tа.
Определить коэффициент теплопередачи от хладагента к воде, применив формулу для плоской стенки.
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра.
№ ва- |
Хлад- |
dн |
н, |
d |
, |
Wa, |
ta, |
tв, |
Wв, |
рианта |
агент |
мм |
мм |
м/с |
°C |
°C |
м/с |
||
0 |
NH3 |
50 |
2,5 |
30 |
2,5 |
0,5 |
10 |
5 |
1,0 |
1 |
R22 |
36 |
2,0 |
20 |
2,0 |
0,6 |
15 |
7 |
1,1 |
2 |
R134а |
36 |
2,0 |
16 |
2,0 |
0,7 |
30 |
20 |
1,2 |
3 |
NH3 |
26 |
1,5 |
14 |
1,5 |
0,8 |
25 |
15 |
1,3 |
4 |
R22 |
20 |
1,5 |
11 |
1,0 |
0,5 |
30 |
15 |
1,4 |
5 |
R134а |
50 |
2,5 |
30 |
2,5 |
0,6 |
40 |
20 |
1,0 |
6 |
NH3 |
36 |
2,0 |
20 |
2,0 |
0,7 |
40 |
25 |
1,1 |
7 |
R22 |
32 |
2,0 |
16 |
2,0 |
0,7 |
45 |
25 |
1,2 |
8 |
R134а |
14 |
1,5 |
14 |
1,5 |
0,5 |
50 |
30 |
1,3 |
9 |
NH3 |
20 |
1,5 |
11 |
1,0 |
0,4 |
30 |
15 |
1,4 |
29
Для бакалавров 3-го курса и для бакалавров 2-го курса сокращенной формы обучения направления 23.03.03 по дисциплине «Прикладной тепломассообмен»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Задача 1. Газ сжимается в компрессоре по политропе с показателем n. В начальном состоянии давление газа p1 и температура t1, в конечном состоянии давление p2. Масса газа М = 10 кг.
Определить параметры газа в начальном и конечном состояниях, работу и теплоту процесса, изменение внутренней энергии и энтропии. Найти работу компрессора в адиабатном, политропном и изотермическом процессах.
Принять показатель адиабаты k = 1,4; среднюю массовую изохорную теплоемкость Cv = 0,723 кДж/(кг К). Для определения удельной газовой постоянной использовать уравнение Майера.
Изобразить политропный процесс в p–v и T–s-координатах (без масштаба). На этих же рисунках показать также изобарный, изотермический, адиабатный и изохорный процессы, имеющие начальное состояние в точке 1.
Номер варианта и исходные данные для расчета определяют по последней цифре шифра:
Пара- |
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
|
|
||
метры |
0 |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
n |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
|
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
p1,бар |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
t1,°C |
50 |
40 |
30 |
|
20 |
10 |
0 |
–10 |
–20 |
–30 |
–40 |
p2,бар |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
|
2,0 |
2,1 |
2,4 |
2,8 |
2,9 |
3,1 |
3,2 |
Задача 2. Паровая компрессионная холодильная машина работает по циклу с дросселированием, перегревом перед компрессором и переохлажднием после конденсатора. Температура кипения хладагента в испарителе - t0. В компрессор поступает холодильный агент в состоянии перегретого пара с температурой t1. Температура конденсации хладагента в конденсаторе tк. Хладагент перед дросселированием (регулирующим вентилем) охлаждается до температуры t5.
Определить параметры: давление, температуру, удельный объем, удельную энтальпию, удельную энтропию, степень сухости (p, t,
30