Жданов-18.70

О к о н ч а н и е т а б л. 5

30

2.5. Методические указания к выполнению контрольной работы 2

Задачи № 1 – 4, 9 – 11

Для определения плотности теплового потока q, Вт/м2, через плоскую стенку и линейной плотности теплового потока ql, Вт/м, через цилиндрическую стенку при известной температуре граничных поверхностей t1cт и tстn 1 используются формулы, полученные на основании закона Фурье [3]:

где i=1, 2, 3, ..., n;

n – число отдельных слоев в стенке; δi – толщина каждого слоя стенки, м;

λi – коэффициент теплопроводности каждого слоя стенки, Вт/(м∙К).

Для расчета плотности теплового потока через плоскую стенку можно использовать следующие формулы [3, 7]:

где α1 и α2 – коэффициенты теплоотдачи со стороны горячей и холодной жидкостей, омывающих стенку, Вт/(м2∙К);

t1 и t2 – температура горячей и холодной жидкостей, омывающих стенку, oC; t1ст и tст2 – температура поверхностей стенки со стороны горячей и холод-

ной жидкостей, oC;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2∙К),

31

Если коэффициент теплопроводности материала λ задан линейной зависимостью от температуры, то его значение для плоской и цилиндрической стенок следует брать при температуре

Задача № 5

б) при турбулентном режиме течения в пограничном слое (Re > 5∙105):

Определяющим линейным размером в указанных критериальных уравнениях является расстояние от передней кромки пластины (в рассматриваемой задаче – продольный размер).

Задачи № 6 и 7

Для нахождения среднего коэффициента теплоотдачи при течении жидкости в трубах используют следующие критериальные уравнения [3, 7]:

а) при развитом турбулентном режиме течения (Re >104) и l/d >50:

б) при ламинарном режиме течения:

32

Индексы «ж» и «ст» означают, что физические параметры жидкости отнесены соответственно к средней температуре жидкости и стенки.

Задача № 8

Для нахождения коэффициента теплоотдачи конвекцией в условиях свободного движения воздуха около горизонтальной трубы следует использовать критериальное уравнение:

Тепловой поток излучением может быть найден по закону Стефана – Больцмана:

где С0 = 5,67 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2∙К); F – площадь поверхности излучения, м2;

ε– интегральная степень черноты поверхности. Коэффициент теплоотдачи излучением

Задачи № 9 – 11

См. соответствующие пояснения к задачам № 1 – 4.

Задача № 12

33

Среднее значение критерия Нуссельта при поперечном обтекании газами коридорного пучка труб определяется (при Re >4∙105) по критериальному уравнению [3]:

Задачи № 13, 14

Для решения задач следует воспользоваться уравнением теплового баланса, выражающим линейную плотность теплового потока ql, Вт/м:

ql I2 r tст tв d , (2.16)

где I – ток, А;

r – активное электрическое сопротивление, Ом/м.

Задачи № 15 – 20

Задачи, связанные с тепловым расчетом рекуперативных теплообменников, решаются на основе использования уравнения теплового баланса [7]

и уравнения теплопередачи

где G1 и G2 – расход греющего и нагреваемого теплоносителей, кг/с;

с1 и с2 – средняя массовая теплоемкость теплоносителей в интервалах температуры соответственно t1 t1 и t2 t2 , кДж/(кг∙К);

t1 и t2 – температура греющего и нагреваемого теплоносителей на входе в теплообменник, oC;

t1 и t2 – температура греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из теплообменника, oC;

k – коэффициент теплопередачи, (кВт/м2∙К);

34

F – площадь теплообменной поверхности, м2; tср – средний температурный напор, oC. При прямотоке и противотоке [3]

где tб и tм – соответственно наибольшая и наименьшая разность температуры теплоносителей в теплообменнике, oC.

Если tб / tм < 1,0, то с достаточной для практических расчетов точно-

где tпрср – средний температурный напор при противоточной схеме, oC. Поправочный коэффициент φ для условий задачи 16 принять равным 0,9.

Библиографический список 1. А л е к с а н д р о в А. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водя-

ного пара: Справочник / А. А. А л е к с а н д р о в , Б. А. Г р и г о р ь е в / МЭИ. М.,

2006. 164 с.

2. Б а с к а к о в А. П. Техническая термодинамика: Учебное пособие / А. П. Б а с к а к о в , Е. Ю. П а в л ю к / Екатеринбург: УралЮрИздат, 2010. 127 с.

3. К а р м и н с к и й В. Д. Техническая термодинамика и теплопередача: Курс лекций / В. Д. К а р м и н с к и й . М.: Маршрут, 2005. 223 с.

4. К и р и л л и н В. А. Техническая термодинамика: Учебник / В. А. К и -

ри л л и н , В. В. С ы ч е в , А. Е. Ш е й н д л и н / МЭИ. М., 2008. 495 с.

5.К и с е л е в И. Г. Теплотехника на подвижном составе железных дорог: Учебное пособие / И. Г. К и с е л е в / УМЦ ЖДТ. М., 2008. 277 с.

6.Сборник задач по технической термодинамике: Учебное пособие / Т. Н. А н д р и а н о в а, Б. В. Д з а м п о в и др. / МЭИ. М., 2006. 354 с.

7.Термодинамика и теплопередача: Учебное пособие / В. Н. К у з н е ц о в, В. В. К р а й н о в и др./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. 127 с.

35

8. Техническая термодинамика и теплотехника: Учебное пособие / Под ред. А. А. З а х а р о в о й . М.: Академия, 2006. 272 с.

9. Ц в е т к о в Ф. Ф. Тепломассообмен: Учебное пособие / Ф. Ф. Ц в е т - к о в , Б. А. Г р и г о р ь е в / МЭИ. М., 2006. 549 с.

36

Учебное издание

ЖДАНОВ Николай Владимирович, КОКШАРОВ Максим Валерьевич, ГЛУХОВА Мария Викторовна

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА»

___________________________________________________

Редактор Н. А. Майорова

Офсетная печать. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,3. Уч.-изд. л. 2,5.

Тираж 100 экз. Заказ .

**

Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа Типография ОмГУПСа

*

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35