Порядок расчёта

1. Определяем линейный коэффициент теплопередачи от газа к воде по формуле ( 7.15):

2. Вычисляем линейную плотность теплового потока через однослойную цилиндрическую стенку

q_l = π (t_r – t_в) · К_l=3,14(1000 – 80)·7,64=22070 Вт/м.

3. Находим температуру внутренней поверхности трубы t_с1, используя формулу:

q_l = α₁ · π ·d₁ (t_r – t_с1),

откуда

4. Температуру наружной поверхности трубы t_с2 найдём из уравнения

q_l = α₂ · π · d₂ (t_с2 – t_в),

отсюда

5. При наличии слоя накипи на наружной поверхности трубы линейный коэффициент теплопередачи определим по формуле ( 7.18) для двухслойной цилиндрической стенки:

6. Линейная плотность теплового потока при наличии накипи равна

q_l΄ = К_l΄·π (t_r – t_в) = 6,72 · 3,14 (1000 – 80) = 19413 Вт/м.

7. Температура на наружной поверхности трубы будет равна

Вывод: образование накипи на поверхности трубы приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и температуры наружной поверхности трубы.

Задание 7. Горячий газ, омывающий снаружи тонкую стальную трубу, имеет среднюю температуру t_г и коэффициент теплоотдачи α₁; труба изнутри охлаждается воздухом со средней температурой t_в при давлении p₂=0,1 МПа. Определить скорость воздуха, обеспечивающую среднюю температуру стенки трубы не выше t₁; если внутренний диаметр трубы d₁, толщина ее δ и коэффициент теплопроводности λ = 20 Вт/(м · К). Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 7.2

Таблица 7.2

Числовые данные к заданию 7

Последняя цифра шифра	Температура газа tг, °С	Коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2 · К)	Температура стенки трубы t1, °С	Предпоследняя цифра шифра	Температура воздуха tв, °С	Диаметр трубы d1, мм	Толщина стенки трубы δ, мм
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	500 550 600 650 700 750 800 850 900 950	20 30 40 60 40 60 50 40 30 20	208 225 260 300 350 370 400 420 450 470	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	15 20 26 10 15 20 28 20 15 10	200 180 160 140 120 100 80 60 40 20	8 8 7 7 6 6 5 4 3 2

Ответить на вопросы:

1. Какое из частных сопротивлений (1/α₁, δ/λ, 1/α₂) имеет большее влияние на величину коэффициента теплопередачи К в вашем варианте задачи?

2. Во сколько раз (примерно) нужно изменить коэффициент теплоотдачи α₂ в вашем варианте задачи, чтобы уменьшить температуру стенки t₁ в два раза? Покажите это на графике t = f(R). Как при этом изменится тепловой поток q?

Указание. При решении вопроса 2 можно считать стенку плоской.