Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ.

Факультет: Атомной энергетики

Специальность: Атомные электрические станции и установки

Индивидуальное Домашнее

Задание

По дисциплине: «Тепломассообмен в энергетическом оборудовании»

Вариант №5

Выполнил студент: группы М-АЭС-09-Д Казьмин Д.Н.

Принял преподаватель: Окулова М.В.

2012

Условные обозначения

Q – тепловая мощность, тепловой поток, Вт;

Q_1,2 – тепловой поток, излучаемый телом 1 в направлении тела 2, Вт;

q – удельный тепловой поток, Вт/м²;

G^м – массовый расход, кг/с или кг/ч;

G^v – объемный расход, м³/с;

С_р – удельная массовая теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг·К);

V – объем, м³;

Р – давление, Па;

υ – удельный объем, м³/кг;

ρ – плотность, кг/м³;

W_ср – средняя по сечению скорость теплоносителя, м/с;

t_вх, t_вых–температура теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, ^◦С;

t_возд –температура воздуха, ^◦С;

t_c – температура жидкости у стенки, ^◦С ;

t_cт – температура внешней стенки трубы, ^◦С ;

T_cт – температура внешней стенки трубы, K;

t_cр – средняя температура, ^◦С ;

t_ж – температура жидкости на удалении от стенки, ^◦С;

t_эн – температура электронагревателя, ^◦С ;

T_эн – температура электронагревателя, K;

Δt_б, Δt_м – больший и меньший температурный напоры, ^◦С ;

Δt_ср – среднеарифметический или среднелогарифмический температурный напор, ^◦С ;

Nu – безразмерный критерий Нуссельта;

Re – безразмерный критерий Рейнольдса;

Pr – безразмерный критерий Прандтля;

Gr – критерий Грасгофа;

d_вн, d_нар – внутренний и наружный диаметры трубы, м;

δ_ст – толщина стенки трубы, м;

L – длинна трубы, м;

– расстояние от наружной “рубашки”до d_нар трубы, v;

d_э – эквивалентный диаметр, м;

f –площадь проходного (живого) сечения потока, м²;

F_то – поверхность теплообмена, м²;

П – смоченный периметр, м;

ν – коэффициент кинематической вязкости, м²/с;

μ – коэффициент динамической вязкости, Па·с;

a – коэффициент температуропроводности, м²/с;

β – термический коэффициент объемного расширения, ^◦С ^-1;

k – средний для поверхности теплообмена коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

α – средние для поверхности теплообмена коэффициенты теплоотдачи, Вт/(м²·К);

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);

λ_ст – средний коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м·К);

B, n, b, с – опытные коэффициенты;

φ_1,2 – коэффициент облученности поверхности;

ε_пр – приведенный коэффициент теплового излучения системы тел;

ε – коэффициенты теплового излучения (степени черноты) тела;

U – напряжение, В;

d_пр – диаметр проволоки, м;

L_пр – длинна проволоки, м;

ρ_пр – с удельным сопротивлением, Ом·м;

С₀ – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, С₀ = 5,67 Вт/(м²·К⁴);

g – ускорение свободного падения, g =9,8 м/с²;

- математическая константа, =3,14.

Задача 1.

Труба из определенного материала снаружи омывается естественным конвективным восходящим потоком воздуха. Необходимо определить температуру жидкости на выходе из трубы при следующих условиях:

• труба расположена горизонтально;

• температура окружающей среды t_возд = 20°С;

• материал трубы - Латунь Ло-70;

• типоразмер трубы (d_нар х δ_ст, мм) - 20х1,5;

• длина трубы - 3,5 м;

• среда в трубе – воздух;

• параметры среды (воздуха) в трубе:

• t_вх = 300°С;

• Р = 100кПа;

• G^м = 0,2 кг/с.

Решение.

Все исходные данные и справочные параметры приведены в таблице:

№ п/п	Наименование параметра	Обозна-чение	Значение	Единица измерения
	Воздух
1	коэффициент динамической вязкости	μ1	29.79*10-6	Па·с
2	коэффициентом теплопроводности	λ1	45.71*10-3	Вт/(м·К)
3	критерий Прандтля	Pr1	6,8·10-2	-
4	массовый расход	Gм	0,2	кг/с
5	температура на входе трубы	tвх	300	°С
6	удельная теплоемкость	Ср1		Дж/(кг·К)
	Труба (Латунь Ло-70)
1	наружный диаметр	dнар	20·10-3	м
2	толщина стенки	δст	1.5*10-3	м
3	длинна	L	3,5	м
4	коэффициент теплопроводности		111	Вт/(м·К)
	Воздух
1	терм-й коэф-т объемного расширения	β2	3,665·10-3	К-1
2	коэффициент динамической вязкости	μ2	18,6·10-6	Па·с
3	плотность	ρ2	1,29	кг/м3
4	температура	tвозд	20	°С
5	критерий Прандтля	Pr2	0,713	-
6	коэффициент теплопроводности		0,026	Вт/(м·К)
	Общие
1	ускорение свободного падения	g	9,8	м/с2

Рассмотрим конструктивную схему:

Задача 2.

Теплообменник «труба в трубе». Движение сред во внутренней трубе и в межтрубном пространстве – вынужденное. Определить температуру воды на выходе из межтрубного пространства при следующих условиях:

• труба расположена горизонтально;

• температура окружающей среды t_возд = 20°С;

• потерями в окружающую среду пренебречь;

• наружная «рубашка» расположена на расстоянии мм от d_нар трубы;

• материал трубы - Латунь Ло-70;

• типоразмер трубы (d_нар х δ_ст, мм) - 20х1,5;

• длина трубы - 3,5 м;

• среда в трубе – воздух;

• параметры среды (воздуха) в трубе;

• t_вх1 = 300°С;

• Р₁ = 100кПа;

• G₁^м = 0,2 кг/с;

• среда в “рубашке” – вода;

• параметры среды (воды) в “рубашке”:

• = 30°С;

• Р₂ = 100кПа;

• = 0,5 кг/с.