Решение:
Дано: Найти:
t1 =150°С tст1 - ?
d = 30 мм tст2 - ?
Vж = 2,15 м3 н/мин tсл1 - ?
v = 6,89∙10-6 м2/с tсл2 - ?
λ = 2,75∙10-2 Вт/(м∙К) q - ?
а = 6,13∙10-6 м2/с
δн = 2,3 мм
λн = 0,75 Вт/(м∙К)
δм = 15 мм
λм = 50 Вт/(м∙К)
δс = 1,4мм
λс = 0,15 Вт/(м∙К)
t2 = 20°С
а2 = 10 Вт/(м∙К)
1. Плотность воды составляет
ρ1 = 1000 кг/м3
2. Скорость определяем по формуле
m = ρ1w1F => w1 = m / ρ1 F, где F – площадь трубки F = πd2/ 4, а m = ρн Vж
где ρн для воды: ρн = μ/ 22,4 = 18 / 22,4 = 0,8 кг/м3
w1 = (0,8∙2,15) / (60∙1000∙0,785∙0,0302) = 0,040 м/с
3. Число Рейнольдса
Re = wd / v = (0,040∙0,030∙106) / 6,89 = 174
4. Число Прандтля
Pr = v / а = 6,89 / 6,13 = 1,12
5. Критерий Нуссельта
Nu = 0,021 Re0,8 Pr0,43 = 0,021∙1740,8 ∙ 1,120,43 = 1,37
6. Коэффициент теплоотдачи
α1 = Nu(λ/d) = 1,37(2,75 / 0,030) = 125 Вт /(м2 K)
7. Коэффициент теплопередачи
Вт/(м2
K)
k = 4,37 Вт/(м2 ∙K) < α1 = 10 Вт /(м2 ∙ K)
8. Тепловой поток
q = K (t1 – t2) = 4,37(150 – 20) = 568,1 Вт/м2
9. Из формулы
q = α1 (t1 – tст.1) => tст.1 = t1– q∙(1/α1) = 150 – 568,1(1/125) = 145,4°С
12. Из формулы q = α2 (tст.2 – t2) => tст.2 = t2 + q∙(1/α2) = 20 + 568,1 ∙ (1/10) = 37°С
Ответ: q=568,1 Вт/м2 ; tст.1 = 145,4°С; tст.2 = 37°С; tсл.1 = 128°С; tсл.2 = 127,8°С.
Задача № 3.
Начальное состояние водяного пара задано температурой t1 = 180°С и степенью сухости х1 = 0,76. Процесс подвода теплоты 1 – 2 происходит при p = const до температуры t2 = 430°С. В дальнейшем расширение происходит при t2 = t3 = 430°С = const до тех пор, пока удельный объём не увеличивается до ν3 = 0,6 м3/кг. Заключительный процесс 3 – 4 является изоэнтропным и пар расширяется до температуры в точке 4, равной t4 = 30°С.
Найти все недостающие параметры в каждой из характерных точек Т1, Т2, Т3, Т 4 (t н; р; r; ν; ν'; ν"; ρ"; h; h'; h"; s; s'; s").
Представить процессы в hs - и Ts- диаграммах.
Дано: t1 = 180°С - начальное состояние водяного пара х1 = 0,76 - степень сухости t2 = 430°С - температура пара t2 = t3 = 430°С t4 = 30°С |
Найти: точки Т1, Т2, Т3, Т 4 ( р; r; ν; ν'; ν"; ρ"; h; h'; h"; s; s'; s").