Коммунарского месторождения
.pdf
193
На границе 5 и 4 зоны:
Gr |
х |
|
f 5-4 |
||
|
=
0,02513
9,81 0,00066 (35,68 − 31,094) |
|||
(9,53 10 |
−6 |
) |
2 |
|
|
||
=
5150,5
;
На границе 4 и 3 зоны:
Gr |
х |
|
f 4-3 |
||
|
=
0,02513
9,81 0,00066 (37,14 − 32,192) |
|||
(9,25 10 |
−6 |
) |
2 |
|
|
||
=
5894,7
;
На границе 3 и 2 зоны:
Gr |
х |
|
f 3-2 |
||
|
=
0,02513
9,81 0,00066 (38,59 − 33,290) |
|||
(8,99 10 |
−6 |
) |
2 |
|
|
||
=
6694,9
;
На границе 2 и 1 зоны:
|
|
|
3 |
9,81 0,00066 (40,05 − 34,388) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Gr |
х |
= |
0,0251 |
= 7593,4 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
f 2-1 |
|
(8,72 10 |
−6 |
) |
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Определение критерия Нусельта для холодного потока каждой зоны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Критерий Нусельта для холодного потока каждой зоны при условии, |
что |
Reх |
для каждой зоны больше 104, |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fi |
|
|
|
|
|
определяем по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
0,43 |
|
Prх |
0,25 |
|
||
|
|
|
|
Nu хfi = 0,021 (Reхfi |
) |
(Рrfiх ) |
|
fi |
|
, |
(11.17) |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pr |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стi |
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
194
Критерий Нусельта для холодного потока на границе 11 и 10 зоны:
|
|
|
|
|
156,6 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
0,8 |
0, |
43 |
|
|||
f 11−10 |
= 0,021 (159942) |
(156,6) |
|
|
146,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
=
2730,5
;
На границе 10 и 9 зоны:
|
|
|
|
152,1 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
0,8 |
0,43 |
|
|||
f 10−9 |
= 0,021 (164932) |
(152,1) |
|
141,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
=
2769,8
;
На границе 9 и 8 зоны:
|
|
|
|
148 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
0,8 |
0,43 |
|
|||
f 9−8 |
= 0,021 (169876) |
(148) |
|
136 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
=
2810
;
На границе 8 и 7 зоны:
|
|
|
|
143,7 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
0,8 |
0,43 |
|
|||
f 8−7 |
= 0,021 (175140) |
(143,7) |
|
131 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
=
2848,9
;
На границе 7 и 6 зоны:
|
|
|
|
|
139,5 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
|
0,8 |
0,43 |
|
|||
f |
7−6 |
= 0,021 (180756) |
(139,5) |
|
126,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=
2889,7
;
На границе 6 и 5 зоны:
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »
195
|
|
|
|
|
135,7 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
|
0,8 |
0,43 |
|
|||
f |
6−5 |
= 0,021 (186063) |
(135,7) |
|
121,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
=
2928,8
;
На границе 5 и 4 зоны:
|
|
|
|
131,9 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
0,8 |
0,43 |
|
|||
f 5−4 |
= 0,021 (191706) |
(131,9) |
|
117,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
=
2968,2
;
На границе 4 и 3 зоны:
|
|
|
|
|
128,3 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
|
0,8 |
0,43 |
|
|||
f |
4−3 |
= 0,021 (197459) |
(128,3) |
|
113,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=
3009,2
;
На границе 3 и 2 зоны:
|
|
|
|
124,8 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
0,8 |
0,43 |
|
|||
f 3−2 |
= 0,021 (203309) |
(124,8) |
|
110,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
=
3043,2
;
На границе 2 и 1 зоны:
|
|
|
|
|
121,3 |
|
0,25 |
|
Nu |
х |
|
0,8 |
0,43 |
= 3084,2 |
|||
f |
2−1 |
= 0,021 (209496) |
(121,3) |
|
106,7 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к холодному потоку для каждой зоны
Коэффициент теплоотдачи от стенки к холодному потоку для каждой зоны определяем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nu |
х |
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2i |
= |
|
fi |
|
fi |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи от стенки к холодному потоку на границе 11 |
|
и 10 зоны: |
|||||||||||||
2(11−10) |
= |
|
2730 ,5 0,118 |
|
= 12836 ,6 Вт/(м2·0С); |
|
|
|
|||||||
|
0,0251 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
На границе 10 и 9 зоны: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(10−9) |
= |
|
2769 ,8 0,118 |
|
= 13021 ,4 Вт/(м2·0С); |
|
|
|
|
||||||
0,0251 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
На границе 9 и 8 зоны: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(9−8) |
= |
|
2810 0,118 |
= 13210 ,4 Вт/(м2·0С); |
|
|
|
|
|||||||
0,0251 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
На границе 8 и 7 зоны: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(8−7) |
= |
2848 ,9 0,118 |
|
|
|
= 13393 ,2 Вт/(м2·0С); |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
0,0251 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На границе 7 и 6 зоны: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(7−6) |
= |
|
2889 ,7 0,118 |
|
= 13585 Вт/(м2·0С); |
|
|
|
|
||||||
0,0251 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
На границе 6 и 5 зоны:
196
(11.18)
Консорциум « Н е д р а »
197
|
2(6−5) |
|
= |
2928 ,8 0,118 |
|
0,0251 |
||
|
= 13768
,9
Вт/(м2·0С);
На границе 5 и 4 зоны:
|
2(5−4) |
|
= |
2968 ,2 0,118 |
|
0,0251 |
||
|
= 13954
,1
Вт/(м2·0С);
На границе 4 и 3 зоны:
|
2(4−3) |
|
= |
3009 ,2 0,118 |
|
0,0251 |
||
|
= 14146
,8
Вт/(м2·0С);
На границе 3 и 2 зоны:
|
2(3−2) |
|
= |
3043 ,2 0,118 |
|
0,0251 |
||
|
= 14306
,7
Вт/(м2·0С);
На границе 2 и 1 зоны:
|
2(2−1) |
|
= |
3084 ,2 0,118 |
|
0,0251 |
||
|
= 14499
,4
Вт/(м2·0С)
Проверка правильности выбора температуры стенки
Проверку правильности выбора температуры стенки производим по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
х |
|
|
1i |
г |
|
t fi + |
|
|
Т fi |
||
|
|
||||
Т стi = |
|
2i |
, |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
1 + |
1i |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2i |
|
|
|
|
|
|
|
На границе 11 и 10 зоны:
|
|
24,545 + |
7915 |
31 |
|
|
|
|
12836,6 |
|
|||
Т ст11-10 |
= |
|
|
= 27 |
0С; |
|
|
|
7915 |
||||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
12836,6 |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
На границе 10 и 9 зоны:
|
|
25,633 + |
8061,1 |
33 |
|
|
|
|
13021,4 |
|
|||
Т ст10-9 |
= |
|
|
= 28,45 |
0С; |
|
|
|
8061,1 |
||||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
13021,4 |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
На границе 9 и 8 зоны:
|
|
26,721+ |
8202,6 |
35 |
|
|
|
|
13210,4 |
|
|||
Т ст9-8 |
= |
|
|
= 29,89 |
0С; |
|
|
|
8202,6 |
||||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
13210,4 |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
На границе 8 и 7 зоны:
198
(11.19)
Консорциум « Н е д р а »
199
27,812 + |
|
8332 |
|
37 |
|||||
13393,2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
= 31,34 0С; |
||||
Т ст8-7 = |
|
|
|
||||||
|
8332 |
|
|
||||||
1 + |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
13393,2 |
|
|
|
||||||
На границе 7 и 6 зоны:
|
|
28,904 + |
8467,8 |
39 |
|
|
|
13585 |
|||
Т ст7-6 |
= |
|
|
|
|
|
8467,8 |
|
|||
|
|
1 + |
|
||
|
|
13585 |
|
||
|
|
|
|
||
=
32,78
0С;
На границе 6 и 5 зоны:
|
|
29,997 + |
8616 |
41 |
|
|
|
13768,9 |
|||
Т ст6-5 |
= |
|
|
|
|
|
|
8616 |
|
||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
13768,9 |
|
||
|
|
|
|
||
=
34,23
0С;
На границе 5 и 4 зоны:
|
|
31,094 + |
8763,8 |
43 |
|
|
|
13954,1 |
|||
Т ст5-4 |
= |
|
|
|
|
|
|
8763,8 |
|
||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
13954,1 |
|
||
|
|
|
|
||
=
35,69
0С;
На границе 4 и 3 зоны:
Консорциум « Н е д р а »
200
32,192 + |
|
8905,1 |
45 |
||||||
14146,8 |
|||||||||
|
|
|
|
|
= 37,14 0С; |
||||
Т ст4-3 = |
|
|
|
||||||
|
8905,1 |
|
|
||||||
1 + |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
14146,8 |
|
|
|
||||||
На границе 3 и 2 зоны:
|
|
33,290 + |
9036 |
47 |
|
|
|
14306,7 |
|||
Т ст3-2 |
= |
|
|
|
|
|
|
9036 |
|
||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
14306,7 |
|
||
|
|
|
|
||
=
38,60
0С;
На границе 2 и 1 зоны:
|
|
34,388 + |
9183,8 |
49 |
|
|
|
14499,4 |
|||
Т ст2-1 |
= |
|
|
|
|
|
|
9183,8 |
|
||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
14499,4 |
|
||
|
|
|
|
||
=
40,05
0С
Проверка показала, что выбранная ранее нами температура стенки для каждой зоны отличается от температуры стенки рассчитанной по формуле (160) для каждой зоны менее чем на 5%, следовательно, задаваться другой температурой стенки для каждой зоны нет смысла.
Определение полного коэффициента теплопередачи для каждой зоны
Полный коэффициент теплоотдачи для каждой зоны определяем по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
К i = |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
, |
|
1 |
i=n |
1 |
|
D |
|
|
|
|
1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
+ |
n |
|
+ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
нi |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1i |
D |
i=1 |
2 |
i |
D |
вi |
|
|
2i |
D |
|
|
в |
|
|
|
|
н |
|
|||||
где Dвi – внутренний диаметр трубок i-той зоны, м;
Dнi – наружный диаметр трубок i-той зоны, м;
λi – теплопроводность i-го слоя стенки трубок, Вт/(м2·0С).
Без учета количества слоев в стенке трубки, формула (3.65) может быть использована в следующем виде:
К i = |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
, |
|
1 |
|
1 |
|
|
D |
|
|
|
|
1 |
||
|
|
+ |
|
n |
|
+ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
нi |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1i |
D |
|
2 |
ст. |
|
D |
вi |
|
|
2i |
D |
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
н |
|
||||
где λст.. – теплопроводность стенки трубки, Вт/(м2·0С).
Полный коэффициент теплопередачи на границе 11 и 10 зоны:
К11−10 |
= |
|
|
|
1 |
|
|
=106,5 |
Вт/(м2·0С); |
|
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
||||
|
|
+ |
n |
+ |
|
|
||||
|
|
7915 0,025 |
2 45 |
0,025 |
12836,6 |
0,029 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
На границе 10 и 9 зоны:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
= 108Вт/(м2·0С); |
К10−9 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
+ |
|
1 |
|
n |
0,029 |
+ |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
8061,1 0,025 |
2 |
45 |
|
0,025 |
|
13021,4 0,029 |
|
||||||
201
(11.20)
(11.21)
Консорциум « Н е д р а »