МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет авиационных двигателей

Кафедра авиационной теплотехники и теплоэнергетики

Расчетно-графическая работа

по дисциплине

«Теория тепломассообмена»

Выполнил студент гр. ТЭТ- 201 Шарапов А.Ф.

Зачетная книжка № 111246

Проверил преподаватель: Цирельман Н.М.

«___»___________ 201__ г.

Уфа 2013

Расчетно-графическая работа Задание.

Печь нагрева металла горячим газом изнутри представляет собой прямоугольный параллелепипед с размерами L₁= 8 м (длина)*а₁=6 м (ширина)*H₁=4 м (высота), а снаружи - прямоугольный параллелепипед с размерами L₂=9 м (длина)*a₂=7 м (ширина)*H₂=4,5 м (высота). Различие в указанных протяженностях обусловлено тем, что стены и потолок печи имеют толщину _п =0,5 м (рис. 1.1, рис. 1.3).

Внутри печи с зазорами _заз помещен пакет из металлических листов толщиной _л, длиной L_л и шириной a_л с начальной температурой Т₀=20С. В зазоре между листами проходит горячий газ (дымовой газ) атмосферного давления p=9,8110⁴Па (р=1 ат.) со скоростью w₀ , содержащий углекислый газ и пары воды с парциальными давлениями р_со2 и р_н2o соответст­венно и имеющий температуру Т_Г.

Степень черноты наружной и внутренней поверхности печи, стен цеха и листов металла можно принять равной _w=0,8. Температуру воздуха в цехе пола­гаем равной Т_в=30°С.

Для проведения расчетов по последним двум цифрам номера зачет­ной книжки из таблиц № 1 и № 2 следует выбрать исходные данные:

- теплопроводность λ, удельную теплоемкость с и плотность ρ металла нагреваемого листа;

- длину L_л, ширину a_л и толщину _л листа;

- величину зазора между листами _заз;

- теплопроводность материала стен печи λ_п;

- температуру греющего газа Т_Г;

- температуру внутренней поверхности печи Т_w1;

- парциальные давления углекислого газа и паров воды;

- температуру посредине листа Т_{ц, л} для нахождения ;

- температуру на поверхности листа Т_{w, л} для нахождения ;

- время нагрева листа τ для нахождения Т_ц.л. и Т_w.л.

Надлежит рассчитать:

1. Конвективный и лучистый теплообмен внутри печи.

1.1.Коэффициент теплоотдачи α₁ между вынужденно движущимся горячим газом и поверхностью металлического листа.

1.2.Коэффициент лучистого теплообмена α_л,1 между горячим газом и поверхностью металлического листа.

1.3.Суммарный коэффициент теплоотдачи внутри печи α_Σ,1 = α₁+ α_{л, 1}

2. Процесс нестационарной теплопроводности.

2.1. Определить температуру Т_ц,л(τ) посредине металлического листа и температуру Т_w,л(τ) на его поверхности по истечению заданного времени τ от начала нагрева.

2.2. Определить время τ, по истечении которого посредине и на поверхности металлического листа будут достигнуты требуемые температуры Т_ц,л и Т_w,л, т.е. определить τ(Т_{ц, л}) и τ(Т_{w, л}).

3. Конвективный и лучистый теплообмен снаружи печи

3.1. Коэффициент теплоотдачи α₂ при свободной конвекции воздуха вокруг вертикальных стен печи и над ее потолком.

3.2. Коэффициент лучистого теплообмена α_л,2 между стенами цеха наружной поверхности печи.

3.3. Суммарный коэффициент теплоотдачи снаружи печи α_Σ,2 = α₂+ α_л,2.

4. Процесс стационарной теплопроводности

4.1. Методом итераций определить температуру Т_w2 наружной поверх­ности печи, добиваясь совпадения величины теплового потока Q, передаваемого механизмом теплопроводности через ее сте­ны и потолок, а также механизмами свободной конвекции и излучения от ее наруж­ной поверхности.

4.2.Определить температуру Т_w1 внутренней поверхности печи.

4.3. Определить потери тепла Q в цех от наружной поверхности печи.