5. Практическая часть
5.1. Задание на проектирование и пример расчета (Теплообмен)
Выбор варианта для выполнения практической части основан на цифре студента указанной в журнале учета учебных занятий
№ п/п варианта |
Град,С |
Кг/с |
|
Град,С |
Град,С |
мм |
Кг/с |
1 |
98 |
1 |
40/38 |
17 |
47 |
54 |
1,14 |
2 |
95 |
1,1 |
40/39 |
18 |
45 |
55 |
1,15 |
3 |
91 |
1,2 |
40/37 |
19 |
44 |
54 |
1,16 |
4 |
93 |
1,3 |
40/35 |
20 |
46 |
56 |
1,14 |
5 |
92 |
1,4 |
39/35 |
15 |
47 |
54 |
1,15 |
6 |
95 |
1 |
40/38 |
16 |
48 |
54 |
1,16 |
7 |
96 |
1,1 |
40/39 |
18 |
49 |
54 |
1,14 |
8 |
93 |
1,2 |
40/37 |
19 |
47 |
55 |
1,15 |
9 |
97 |
1,3 |
40/35 |
17 |
45 |
54 |
1,16 |
10 |
98 |
1,4 |
39/35 |
18 |
44 |
56 |
1,14 |
11 |
99 |
1 |
40/38 |
19 |
46 |
54 |
1,15 |
12 |
95 |
1,1 |
40/39 |
20 |
47 |
54 |
1,16 |
13 |
92 |
1,2 |
40/37 |
15 |
48 |
54 |
1,14 |
14 |
93 |
1,3 |
40/35 |
16 |
49 |
55 |
1,15 |
15 |
99 |
1,4 |
39/35 |
18 |
47 |
54 |
1,16 |
16 |
92 |
1 |
40/38 |
19 |
45 |
56 |
1,14 |
17 |
91 |
1,1 |
40/39 |
17 |
44 |
54 |
1,15 |
18 |
92 |
1,2 |
40/37 |
18 |
46 |
54 |
1,16 |
19 |
91 |
1,3 |
40/35 |
19 |
47 |
55 |
1,15 |
20 |
92 |
1,4 |
39/35 |
20 |
48 |
54 |
1,16 |
21 |
99 |
1,4 |
39/35 |
18 |
47 |
54 |
1,16 |
22 |
92 |
1 |
40/38 |
19 |
45 |
56 |
1,14 |
23 |
91 |
1,1 |
40/39 |
17 |
44 |
54 |
1,15 |
24 |
92 |
1,2 |
40/37 |
19 |
48 |
54 |
1,16 |
25 |
91 |
1,3 |
40/35 |
19 |
47 |
52 |
1,15 |
26 |
92 |
1,4 |
39/35 |
20 |
48 |
57 |
1,16 |
27 |
97 |
1,3 |
40/35 |
18 |
45 |
55 |
1,15 |
28 |
98 |
1,4 |
39/35 |
19 |
44 |
54 |
1,12 |
29 |
99 |
1 |
40/38 |
20 |
46 |
56 |
1,13 |
30 |
95 |
1,1 |
40/39 |
15 |
47 |
54 |
1,14 |
31 |
92 |
1,2 |
40/37 |
16 |
48 |
54 |
1,15 |
32 |
91 |
1 |
40/38 |
18 |
49 |
54 |
1,14 |
33 |
92 |
1,3 |
41/37 |
19 |
47 |
55 |
1,17 |
,
,
Пример
расчета. В
противоточном водяном теплообмене типа
«труба в трубе» определить площадь
поверхности нагрева, если греющая вода
поступает с температурой
и её расход равен
кг/с. Греющая вода движется по внутренней
стальной трубе с диаметрами
мм. Теплопроводность стальной трубы
Вт/(м·К). Нагреваемая жидкость движется
по кольцевому каналу между трубами и
нагревается от температуры
до
.
Внутренний диаметр внешней трубы 54 мм.
Расход нагреваемой жидкости
кг/с. Потерями от теплообмена в окружающею
среду пренебречь.
Решение. Количество передаваемой теплоты
Вт,
Где
-
удельная массовая теплоемкость воды в
интервале температур от
Температура греющей воды у выхода их аппарата
.
Физические
свойства теплоносителя – воды – при
средней температуре
следующие: плотность
кг/м2;
кинематическая вязкость
м2/с;
критерий Прандтля
Физические
свойства нагреваемой воды при средней
температуре
следующие: плотность
кг/м3;
кинематическая вязкость
м2/с;
теплопроводность
Вт/(м·К); температуропроводность
м2/с;
критерий Прандтля
Удельная
теплоемкость
=
4190Дж/кг·К.
Скорости движения:
Греющей воды
м/с;
Нагреваемой воды
м/с.
Число Рейнольдса для греющей воды
.
Коэффициент теплоотдачи определяем из уравнения :
при
,
поэтому
.
Температуру стенки принимаем
.
При
этой температуре по табл. XI
приложения число
,
тогда
,
А
коэффициент теплоотдача
от греющей воды к стенке трубы
Вт/(м2·К).
Число Рейнольдса для нагреваемой воды
,
где
мм.
Принимаем,
что
,
поэтому
,
тогда
,
Откуда
коэффициент теплоотдачи
от трубы к нагреваемой воде
Вт/(м2·К).
Коэффициент теплоотдачи для аппарата
Вт/(м2·К).
Средняя логарифмическая разность температур
.
Поверхностная плотность теплового потока на 1 м трубы
Вт/м.
Длина трубы теплообменника
м.
Площадь поверхности нагрева
м2.
Если применить в аппарате движение жидкостей по прямотоку, точки средняя логарифмическая разность температур
.
Плотность теплового потока
Вт/м;
Длина трубы теплообменника
м;
Площадь поверхности нагрева при прямотоке
м2,
т.е. площадь поверхности нагрева в аппарате с прямотоком по сравнению с противотоком увеличивается на 21%.