Пример выполнения задания 5

_{Дано: с1= 4,53 Вт/м2∙К4; с1 = с2 = сэ; t1 = 1027 оС; t2= 427 оС;}

_{F1 = =F2 = F= 1,0 м2.}

_{Решение}

_{К, К.}

_{Степень черноты стенок:}

_{, где Вт/м2∙К4 - постоянная Больцмана.}

_{Поверхностная плотность потока излучения:}

_Вт/м2

_Вт/м2

_{Длины волн, соответствующие максимальному излучению:}

_м.

_м.

_{Тепловой поток излучения между стенками:}

_Вт/м2

_{Приведенная степень черноты:}

_{Тепловой поток при установке 3 экранов:}

_Вт/м2.

Задание 6

_{В стальных трубах горизонтального подогревателя ( = 50,2 Вт/мК) движется М1 килограммов масла МС-20 в час. Масло подогревается от температуры t1 до температуры t1. Греющая жидкость (вода) движется противотоком в межтрубном пространстве при давлении насыщения и охлаждается от температуры t2 до температуры t2. Число труб теплообменника n, их диаметры: внутренний dв мм, наружный dн мм. Диаметр кожуха dк мм.}

_{Определить площадь поверхности нагрева теплообменника.}

_{Таблица 12 – Исходные данные к заданию 6 контрольной работы 2}

Предпоследняя цифра шифра	t1, C	t1, C	М1, кг/ч	Последняя цифра шифра	t2, C	t2, C	dв, мм.	dн , мм.	dк, мм.	n, шт.
0	20	80	6000	0	200	100	50	54	500	61
1	25	85	6010	1	205	95	52	56	505	62
2	30	90	6020	2	210	110	54	58	510	63
3	35	95	6030	3	215	105	56	60	515	64
4	70	100	6040	4	220	120	58	62	520	65
5	45	105	6050	5	225	115	60	64	525	66
6	50	110	6060	6	195	85	48	52	495	67
7	25	85	5080	7	190	90	46	50	490	59
8	20	80	5070	8	175	85	44	48	485	58
9	15	75	5060	9	180	80	42	46	480	57

_{Литература: [1], § 34.1-34.5; [2], § 30.1- 30.4, или [3], стр. 435-438.}

_{Контрольные вопросы}

1. _{В чем различие между регенеративными, рекуперативными и смесительными теплообменными аппаратами?}

2. _{Напишите уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи для теплообменников и дайте соответствующие пояснения используемых величин и их размерностей.}

_{Методические указания}

_{При расчете теплообменников всегда необходимо учитывать вынужденное движение теплоносителя, режим которого определяется по числу Re. В большинстве случаев движение теплоносителей в трубах теплообменников спокойное, ламинарное, т.е. Re  2300.}

_{Физические константы трансформаторного масла и масла МС-20 определяют по его средней температуре (Приложение И), воды – по средней температуре воды (Приложение Г).}

_{В случаях, когда произведение GrPr >8105, естественная конвекция оказывает влияние на теплоотдачу и режим течения будет вязкостно-гравитационным, для которого криитериальное уравнение имеет вид:}

₍₁₄₎

_{где - по табл. [1, стр. 340], при  50 l = 1,0.}

_{Определив число Nu1 для масла, находят коэффициент теплоотдачи от стенки к маслу 1, а по нему плотность теплового потока q1:}

₍₁₅₎

_{Тогда температуру наружной стенки трубы, которой предварительно необходимо было задаться для определения Prc, окончательно можно определить из уравнения:}

_{, (16)}

_{где , м.}

_{Расход воды в межтрубном пространстве и скорость движения воды в нем находим из соотношений:}

(17)

(18)

^{где кВт - количество теплоты, полученное маслом при ;} _{- площадь поперечного сечения межтрубного пространства, м2;}

_{n – число труб теплообменника; dк – диаметр кожуха теплообменника.}

_{Число Рейнольдса для воды определяем по скорости движения воды w2 и} эквивалентному диаметру межтрубного пространства

_{. (19)}

^{Число Грасгофа находим по температурному напору:}

_{. (20)}

_{Физические константы для воды определяют при ее средней температуре t2 из Приложения Г.}

_{Определив коэффициент теплоотдачи для воды 2, находим коэффициент теплопередачи k и плотность теплового потока по формуле:}

_{, (21)}

_{где tcp – среднелогарифмический температурный напор.}

_{Тогда площадь поверхности теплообмена и длину труб теплообменного аппарата находим из соотношений:}

₍₂₂₎

₍₂₃₎

_{Задача решается методом последовательных приближений. В первом приближении рекомендуется задаться значениями коэффициентов теплоотдачи стенки к маслу Вт/(м2∙К) и воды к стенке Вт/(м2∙К).}

При ошибке >5% следует выполнить ещё одно приближение, задаваясь полученными значениями и .