Расчетное задание по курсу «Тепломассообмен»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

филиал в г. Смоленске

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Расчетное задание по курсу «Тепломассообмен»

Преподаватель: К

Группа: ЭО-01

Студент:

Вариант:21

Смоленск

2003г.

Задача №1.(5б)

Условие:

Определить величину поверхности змеевика и температуры на внешней и внутренней поверхности камеры. Термическим сопротивлением труб змеевика пренебречь и применить формулы для расчёта теплопередачи через плоскую стенку.

Дано:

Температура в камере – t1=80 0C

Температура воздуха – t2=10 0C

Давление пара

Коэффициент теплоотдачи от пара к поверхности труб

Коэффициент теплоотдачи от труб к воздуху в камере

Коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности камеры

Коэффициент теплоотдачи от стен камеры к окружающему воздуху

Материал стен камеры: кирпич красный.

Толщина стен камеры -

Материал изоляции: штукатурка асбоцементная.

Толщина изоляции -

Поверхность стен камеры -

Решение.

Возьмём вместо асбоцементной штукатурки (данных по которой нет в таблице) вату хлопчатобумажную ().

1). Рассчитаем плотность теплового потока через систему красный кирпич – хлопчатобумажная вата:

2). Рассчитаем температуру:

а). на поверхности красного кирпича:

б). между слоями:

в). на поверхности хлопчатобумажной ваты:

3). Рассчитаем тепловой поток проходящий через поверхность стен:

4). Рассчитаем площадь поверхности змеевика

, т. к. , то

Т. к. в условии задачи сказано, что нужно применить формулы для расчёта теплоотдачи через плоскую стенку, то отсюда следует, что ,

где - средняя температура рабочей жидкости, - характеристики материала змеевика. Т. к. коэффициент теплопроводности у металлов велик, а в данном случае мало, то , отсюда следует, что

Т. к. в змеевик поступает пар, а выходит конденсат, то температуру рабочей жидкости (воды) при можно принять равной 133,54 0С, то

Ответ:

Задача №2.(5б)

Условие:

Определить температуры в следующих точках бруса через время после нагревания:

1). В середине среднего сечения (x=y=z=0), точка 0;

2). В середине каждой грани бруса (), (), (), точки ;

3). В точках (), (), ().

По результатам расчёта построить кривые, характеризующие распределение температуры в брусе вдоль координатных осей.

Дано:

Размеры бруска:

Температура в печи .

Температура бруса перед нагревом .

Коэффициент теплоотдачи

Время нагрева

Решение.

Допустим, что дана сталь углеродистая 30.

1). Определим температуру в точке 0:

а). Определим показатели по оси Х:

, где , т. к.

, где , а находится из таблицы, найдя прежде.

Отсюда получим, что и

Аналогично для всех остальных осей.

б). Определим показатели по оси Y:

в). Определим показатели по оси Z:

г). Рассчитаем общее распределение температуры

2). Определим температуры в середине каждой грани бруса (в точках ):

а). В точках 1,2:

, где

Т. к. брус по осям симметричен и однороден, то

б). В точках 3,4:

, где

Т. к. брус по осям симметричен и однороден, то

в). В точках 5,6:

, где

Т. к. брус по осям симметричен и однороден, то

3). Определим температуры в точках :

а). В точках 7,8:

, где

Т. к. брус по осям симметричен и однороден, то

б). В точках 9,10:

, где

Т. к. брус по осям симметричен и однороден, то

в). В точках 11,12:

, где

Т. к. брус по осям симметричен и однороден, то

Ответ:

Задача №3.(17)

Условие:

В конденсаторе n горизонтальных рядов труб расположены в определённом порядке с поперечным шагом S1. Наружный диаметр труб Dн, длина l. Скорость пара перед трубами первого ряда – ω, температура стенки – tc, давление – p. Количество труб в каждом ряду – m, давление насыщенного пара p и разница температур насыщенного пара и стенки tн-tс не изменяются по высоте пучка.

Определить:

1. Средний коэффициент теплоотдачи для всего пучка .

2. Общее количество сконденсировавшегося пара в пучке .

3. Построить графики и проанализировать измерение коэффициента теплоотдачи первого ряда в зависимости от скорости и давления пара на входе в пучок.

4. Предложить блок-схему решения этой задачи на ЭВМ.

Дано:

		м		м	Па
5	35	22	5,0	30	0,05	20	70

Решение.

, где

2). Для 1-го ряда пучка находим

3). Найдем количество пара конденсирующегося на 1 метре трубки 1-го ряда

4). Расход пара на 1 метр трубы 1-го ряда

5). Расход пара на 1 метр трубы 2-го ряда

т. к. все ряды трубок одинаковы

По формуле найдем отношение

Т. к. постоянны по рядам можно использовать отношение

6). Найдём значение коэффициента вносимой поправки для нахождения коэффициента теплоотдачи при уменьшении последнего за счёт стекания конденсата:

Для ряда труб рассчитывается по формуле

Для 2-го ряда труб получим

Аналогично рассчитываем для всего пучка труб, результаты сводим в таблицу:

№ ряда труб
1	268.4	70	1	19.1	1	14250
2	249.3	65.0	0.988	18.9	0.952	13400
3	230.4	60.1	0.976	18.4	0.924	12850
4	212.0	55.3	0.963	17.7	0.905	12400
5	194.3	50.7	0.950	16.8	0.888	12000

7). Определим средний коэффициент теплоотдачи для пучка

8). Определим общее количество сконденсировавшегося пара в пучке

9). Коэффициент теплоотдачи в зависимости от скорости

10). Коэффициент теплоотдачи в зависимости от давления