Расчетно-графическая работа №2

В данной работе необходимо рассчитать теплообмен от нагретых газов к воде через многослойную стенку, состоящую из слоёв сажи, накипи, металла и масла с заданными геометрическими размерами, а также коэффициентами теплопроводности и теплоотдачи со стороны газа и со стороны воды. Для выполнения задания (см. Приложение) следует проработать соответствующие разделы рекомендуемых учебников и наметить путь его решения.

Пример решения задания.

Дано:

t₁= температура газов = м, толщина слоя сажи

t₂= температура воды = м, толщина стенки из металла

= м, толщина слоя накипи

= м, толщина сдоя масла

Коэффициенты теплоотдачи:

= 110 Вт/(м²*К); = 2200 Вт/(м²*К);

Коэффициенты теплопроводности:

= 0,2 Вт/м*К-для сажи;

= 50 Вт/м*К- для стенки;

= 2 Вт/м*К для накипи;

= 0,1 Вт/м*К- для масла.

1) Решение данной задачи начинают с подсчёта - коэффициента теплопередачи для многослойной плоской стенки, разделяющей жидкости с различными температурами:

Для данного коэффициента справедливо выражение:

которое для данного вида теплообмена запишется:

тогда можно рассчитать коэффициент теплопередачи:

2) Следующим шагом определим интенсивность теплового потока, которая для всех слоев одинакова:

Подставив в данное выражение значение температур и коэффициента теплопередачи, получим:

3) Далее выразим баланс тепла для перехода от газов к 1-му слою:

Тогда температура на поверхности первого слоя со стороны теплоотдающей среды будет вычисляться по формуле:

Подставляя численные значения, получим:

Аналогично эти зависимости на границе между первым и вторым слоем выразятся:

Что позволяет получить:

Температура на границе второго и третьего слоя, будет вычисляться по формулам:

Запишем баланс тепла на границе третьего и четвертого слоя:

Таким образом

Для поверхности последнего слоя баланс тепла выразится:

Что позволяет найти температуру на поверхности последнего слоя, соприкасающегося с тепловоспринимающей средой :

Для проверки запишем баланс тепла на поверхности последнего слоя:

Что позволяет получить:

Для нашего задания составим эпюру изменения температуры (см. рис.3).

Приложение

Контрольное задание № 1

по технической термодинамике

Выполнить анализ термодинамического цикла, который состоит из 4-х

последовательно осуществляемых процессов. Данные процессов приведены в таблице. В качестве рабочего тела принять 1 кг сухого воздуха, который имеет газовую постоянную R=0,287 кДж/(кг*К), постоянную величину теплоёмкости принять С_р=1,025 кДж/(кг*К).

Требуется:

1. Для каждой точки термодинамического цикла определить параметры:

p, v, I. T, U, S.

2. Для каждого процесса определить работу l, теплоту q, изменение внутренней энергии Δu.

3. На мм-бумаге построить цикл в координатах P-V и S-T.

4. Подсчитать количество подведённой в цикле теплоты q₁, отведённой – q₂, работу цикла l и оценить эффективность цикла.

5. Проверить эффективность цикла. по соответствующим площадям на диаграмме S-T.Определить ср..индикаторное давление Р_i.

Таблица