
- •Часть II
- •Часть 2
- •Введение
- •Основные определения
- •7 Теплопроводность.
- •7.1 Однородная плоская стенка
- •7.2. Многослойная плоская стенка
- •7.3. Однородная цилиндрическая стенка
- •Тепловой поток через цилиндрическую стенку длиной l :
- •7.4. Многослойная цилиндрическая стенка
- •8 Конвективный теплообмен
- •8.1 Основной закон конвективного теплообмена
- •8.2 Виды конвективного теплообмена
- •8.3 Режим течения
- •8.4 Критерии (числа) подобия
- •8.5 Определяющие размер и температура
- •8.6 Уравнения подобия конвективного теплообмена
- •9 Теплопередача
- •9.1 Плоская стенка
- •9.2. Цилиндрическая стенка
- •9.3 Тепловая изоляция
- •Плоская стенка
- •Цилиндрическая стенка
- •10 Расчет теплообменного аппарата
- •10.1 Типы теплообменных аппаратов
- •10.2 Расчетные уравнения
- •Уравнение теплового баланса
- •Библиографический список
- •Теплопроводность некоторых материалов
- •Теплофизические характеристики некотрых газообразных и жидких сред
Библиографический список
Баскаков А. П. и др. Теплотехника: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.
Мухачев Г. А., Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 1991. - 480 с.
Методическая разработка по самостоятельному изучению раздела "Конвективный теплообмен" курса "Теплотехника" / Абузова Ф. Ф. - Уфа - изд. Уфим. нефт. ин-та, 1989. - 45 с.
Краснощеков Е. А., Сукомел А. С. Задачник по теплопередаче. - М.: Энергия, 1980. - 288 с.
Самойлов А. И. Сборник задач по термодинамическим процессам и процессам теплообмена в машинах и аппаратах холодильных установок. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 144 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица П.1.1 - Соотношение между единицами измерения
Наименование величины |
Единицы СИ |
Соотношение с внесистемными единицами |
Энергия |
Дж = н∙м |
1 ккал = 4,187 кДж 1 кВт ∙ч = 3,6 ∙103 кДж |
Мощность, N |
Вт = Дж / с |
1 Гкал / ч = 1163 кВт 1 л.с. = 736 Вт |
Кинематическая вязкость, |
м2/ с |
1 Ст = 10-4 м2/ с |
Динамическая вязкость, µ |
н∙с/ м2 |
1 П = 0,1 (Н∙с)/ м2 |
Температура, Т |
К |
Т, К = t, 0С + 273,15 |
Давление, Р |
Па |
1 мм.рт.ст. = 133,322 Па 1 бар = 10 5 Па 1 Па = 0,102 мм.вод.ст. 1 м. вод.ст. = 9,81·103 Па 1 атм = 10 м. вод.ст. |
Объем, V |
м3 |
1 л = 10-3 м3 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Таблица П.2.1 - Некоторые геометрические справочные данные
Площадь круга диаметром d |
S = ∙d2 / 4 |
Периметр круга |
Р = ∙d |
Площадь поверхности трубы длиной L |
Sтр = ∙d∙L |
Площадь поверхности шара |
S = ∙d2 |
Объем шара радиусом r |
V = (4 / 3) ∙r3 |
Шаровой сегмент (r – радиус окружности, а – длина хорды, h – высота сегмента,): площадь поверхности объем длина хорды |
S = ∙(h2 + 2 a2) V = ∙h2∙(3 r - h) / 3 а = 2∙[h (2 r - h)] 0,5 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Теплопроводность некоторых материалов
Таблица П.3.1 - Коэффициенты теплопроводности строительных материалов и конструкций
Материал |
Коэффициент теплопроводности , Вт/(м0С) |
|
А* |
Б** |
|
Бетоны |
||
Железобетон |
1,92 |
2,04 |
Туфобетон |
0,87 |
0,99 |
Пемзобетон |
0,62 |
0,68 |
Керамзитобетон |
0,80 |
0,92 |
Перлитобетон |
0,44 |
0,50 |
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат |
0,14 |
0,15 |
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе |
||
Глиняного обыкновенного |
0,64 |
0,76 |
Силикатного |
0,76 |
0,87 |
Трепельного |
0,47 |
0,52 |
Кладка из кирпича пустотного на цементно-песчаном растворе |
||
Керамического пустотного |
0,52 |
0,58 |
Дерево и изделия из него |
||
Сосна и ель |
0,14 |
0,18 |
Дуб |
0,18 |
0,23 |
Фанера клееная |
0,15 |
0,18 |
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные |
0,13 |
0,16 |
Теплоизоляционные материалы |
||
Маты минераловатные |
0,064 |
0,070 |
Плиты минераловатные повышенной жесткости |
0,07 |
0,076 |
Пенополистирол |
0,041 |
0,052 |
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 |
0,055 |
0,056 |
Стекло |
||
Пеностекло или газостекло |
0,12 |
0,14 |
Стекло оконное
|
0,76 |
0,76 |
Штукатурка |
||
Цементно-песчаная |
0,76 |
0,93 |
Сложная (песок, известь, цемент) |
0,7 |
0,87 |
Известково-песчаная |
0,7 |
0,81 |
Цементно-шлаковая |
0,52 |
0,84 |
Цементно-перлитовая |
0,26 |
0,30 |
Гипсо-перлитовая |
0,19 |
0,23 |
Поризованная гипсоперлитовая |
0,15 |
0,19 |
Плиты из гипса |
0,41 |
0,47 |
Плиты из гипса |
0,29 |
0,35 |
Плиты гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) |
0,19 |
0,21 |
Засыпки |
||
Гравий керамзитовый |
0,21 |
0,23 |
Гравий шунгизитовый |
0,2 |
0,23 |
Щебень из доменного шлака |
0,21 |
0,26 |
Щебень и песок из перлита вспученного |
0,111 |
0,12 |
Вермикулит вспученный |
0,09 |
0,11 |
Песок для строительных работ |
0,47 |
0,58 |
Кровельные материалы |
||
Рубероид |
0,17 |
0,17 |
Толь |
0,17 |
0,17 |
Битумы нефтяные строительные и кровельные |
0,22 |
0,22 |
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем |
0,12 |
0,13 |
А - теплопроводность в сухом состоянии;
Б - теплопроводность во влажном состоянии.
Таблица П.3.2 - Коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов
Наименование материала или изделия изоляции |
Плотность , кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности i, Вт/(м.К) |
Температура применения tп, оС |
Асбестовый картон |
1300 |
0,157 + 0.00018 t |
600 |
Асбозонолит |
550 |
0,143 + 0,00019 t |
700 |
Асбозонолит |
700 |
0,162 + 0,000169 t |
300 |
Новоасбозурит |
700 |
0,144 + 0,00014 t |
300 |
Совелит |
- |
0,09 + 0,0000874∙t |
- |
|
|
|
|
Диатомовый кирпич Д |
600 |
0,105 + 0,00023 t |
900 |
Диатомовый кирпич Т |
700 |
0,100 + 0,00020 t |
900 |
Диатомовый кирпич ЩД |
400 |
0,081 + 0,00018 t |
900 |
Динасовый кирпич |
1800…1950 |
0,9 + 0,0007 t |
1700 |
Магнезитовый кирпич |
2600…2800 |
4,65 - 0,0017 t |
1650 |
Муллитовый кирпич |
2200…2400 |
1,69 - 0,00023 t |
1650 |
Хромитовый кирпич |
3000…3100 |
1,3 + 0,00041 t |
1650 |
Шамотный кирпич |
1800…1900 |
0,840 + 0,0006 t |
1400 |
|
|
|
|
Вермикулитовые плиты |
380 |
0,081 + 0,00023 t |
700 |
Керамовермикулит КВИ-400 |
400 |
0,084 + 0,000124 t |
1000 |
Керамовермикулит КВИ-500 |
500 |
0,103 + 0,000099 t |
1050 |
Керамовермикулит КВИ-600 |
600 |
0,117 + 0,000122 t |
1100 |
|
|
|
|
Маты минераловатные ВФ-75 |
200 |
0,049 + 0,00020 t |
700 |
Маты минераловатные 1М-100 |
93 |
0,0355 + 0,00026 t |
600 |
Маты минераловатные 2М-125 |
123 |
0,035 + 0,00028 t |
600 |
Маты минераловатные П-75 |
75 |
0,0365 + 0,0003 t |
400 |
Маты минераловатные П-125 |
87 |
0,035 + 0,00028 t |
400 |
Плиты минераловатные ВФ-75 |
85 |
0,038 + 0,00035 t |
300 |
Плиты минераловатные ВФ-75 |
130 |
0,046 + 0,00021 t |
300 |
|
|
|
|
Пеношамот |
600 |
0,10 + 0,000145 t |
1300 |
Пеношамот |
950 |
0,28 + 0,00023 t |
1350 |
Таблица П.3.3 - Коэффициенты теплопроводности сталей , Вт/(м0С), в зависимости от температуры
Наименование и марка стали |
Температура |
||||||||
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
Углеродистая 15 |
54,4 |
50,2 |
46,0 |
41,9 |
37,7 |
33,5 |
- |
- |
- |
Углеродистая 30 |
50,2 |
46,0 |
41,9 |
37,7 |
33,5 |
29,3 |
- |
- |
- |
Хромомолибденовая Х10С2М (ЭИ107) |
18,4 |
- |
21,7 |
- |
- |
24,6 |
25,5 |
- |
- |
Хромоникельвольфрамовая 4Х14НВ2М (ЭИ69) |
15,5 |
16,9 |
19,2 |
20,2 |
21,2 |
22,0 |
- |
- |
- |
Хромоникелевая 1Х18Н9Т (ЭЯ1Т) |
16,0 |
17,6 |
19,2 |
20,8 |
22,3 |
23,8 |
25,5 |
27,6 |
- |
Хромоникелевая Х25Н20С2 (ЭИ283) |
14,6 |
- |
- |
- |
21,6 |
23,5 |
25,1 |
27,1 |
28,8 |
Хромистая нержавеющая: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1Х13 (Ж1) |
24,0 |
23,6 |
23,3 |
23,3 |
23,7 |
24,4 |
- |
- |
- |
2Х13 (Ж2) |
24,3 |
25,8 |
26,3 |
26,4 |
26,6 |
26,4 |
26,2 |
26,7 |
27,6 |
3Х13 (Ж3) |
25,1 |
25,6 |
25,6 |
25,6 |
25,6 |
25,6 |
24,6 |
- |
- |
4Х13 (Ж4) |
28,0 |
29,1 |
29,3 |
29,2 |
28,8 |
28,4 |
28,0 |
- |
- |
Х17 (Ж17) |
24,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Х28 (Ж27) |
20,9 |
21,7 |
22,7 |
23,4 |
24,3 |
25,0 |
- |
- |
- |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Таблица П.4.1 - Уравнения подобия для расчета среднего коэффициента теплоотдачи
Режим |
Расчетные зависимости |
Примечание |
|||
1. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ |
|||||
1.1. В неограниченном пространстве |
Определяющая температура: tm – средняя температура пограничного слоя, tm = 0,5(tж+ tс) Определяющий размер dн: - для горизонтальных труб и шаров – наружный диаметр; - для вертикальных труб и плит – высота; - для горизонтальных плит – их меньшая сторона. |
||||
Pr 0,7 (Gr·Pr)m = = 10-3…1013 |
- для тел любой формы и размера, кроме горизонтальных плит:
- для горизонтальных плит, обращенных нагретой стороной:
вверх
вниз
- для тонких проволок с dн 10-3 м Nu = 0,45…0,50. |
||||
(Gr·Pr)m |
с |
n |
|||
10-3 …5·102 |
1,18 |
0,125 |
|||
5·102…2·107 |
0,54 |
0,25 |
|||
2·107…1013 |
0,135 |
0,33 |
|||
1.2. В ограниченном пространстве |
|||||
(Gr·Pr)ж 103
(Gr·Pr)ж 103 |
Тепловой поток Q через прослойку толщиной рассчитывается по уравнению теплопроводности:
|
экв – эквивалентная теплопроводность, учитывающая конвективный теплоперенос; экв = к · ж , где к – коэффициент конвекции, ж – коэффициент теплопроводности жидкости. |
Продолжение таблицы П.4.1
Режим |
Расчетные зависимости |
Примечание |
||||||||||||||||||||||||||||||||
2. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1. Поток в трубе |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.1. Ламинарный режим Re 2320 |
l – поправочный коэффициент для коротких труб при l 50d
R – поправка для изогнутых труб R = 1+1,77(d/R), где R – радиус изгиба
Определяющая температура: tж – средняя температура потока жидкости
Определяющий размер d : d – внутренний диаметр; для некруглого сечения dэкв= 4f / u, где f – площадь поперечного сечения, м2; u – смоченный периметр, м.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Вязкостный режим (Gr·Pr) 8·105
|
для
воздуха:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Вязкостно-гравитационный режим (Gr·Pr) 8·105 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.2. Переходный режим Re = 2320…104 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Продолжение таблицы П.4.1
Режим |
Расчетные зависимости |
Примечание |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1.3. Турбулентный режим Re=104…5·106 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
для
воздуха
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2. Поперечное омывание трубы |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2.1. Капельной жидкостью Re= 5…2·106
|
|
Определяющая температура: tж – средняя температура жидкости.
Определяющий размер: dн – наружный диаметр трубы. Re определяется по скорости в самом узком сечении канала, в котором расположена труба.
- поправочный коэффициент, учитывающий угол атаки
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2.2. Воздухом или двухатомным газом |
при
Re
= 5…103
при
Re
= 103…2·105
|
Продолжение таблицы П.4.1
Режим |
Расчетные зависимости |
Примечание |
||||
2.3. Поперечное омывание пучков |
||||||
2.3.1. Средний коэффициент теплоотдачи для всего пучка в целом |
|
i – коэффициент теплоотдачи i-го ряда; Fi – суммарная поверхность теплообмена трубок i-го ряда; n – число рядов в пучке. |
||||
2.3.2. Для третьего и последующих рядов Re = 103…105 |
Для воздуха: при
коридорном пучке
при
шахматном пучке
|
пучки |
c |
m |
s |
|
коридорные |
0,26 |
0,65 |
(s2/dн)-0,15 |
|||
шахматные
|
0,41 |
0,6 |
при s1 / s2 2 s= (s1/ s2)0,166
при s1/ s2 2 s = 1,12 |
|||
Re 2·105 |
|
|||||
2.3.3. Для первого ряда |
1 = 0,6·3 |
|||||
s – поправочный коэффициент, учитывающий влияние относительных шагов. Определяющая температура: tж – средняя температура жидкости. Определяющий размер: dн – наружный диаметр трубки; Re определяется по скорости жидкости в самом узком сечении ряда |
||||||
2.3.4. Для второго ряда |
в коридорном пучке 2 = 0,9·3
в шахматном пучке 2 = 0,7·3 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5