Калишук. ПиАХТP(оранжевый задачник)

Рис. 6.6. Емкостный испаритель:

1 – корпус; 2 – теплоизоляция; 3 – змеевик

Задача 7

Стена дома двухслойная: наружный слой – кирпич; внутренний – сосновая дре- весина толщиной δд (рис. 6.7). В зимний период наружная поверхность стены может охлаждаться до температуры tн. При этом поверхность стены, обращенная к жилым помещениям, должна иметь температуру не ниже +16°C. Максимально допустимая плотность теплового потока через стену (удельные тепловые потери) q.

Определить минимально допустимую толщину слоя кирпичной кладки сте- ны дома (полкирпича – до 12,5 см; один кирпич – от 12,5 до 25 см; полтора кир- пича – от 25 до 37,5 см и т. д. через 12,5 см).

231

жилое

помещение

Рис. 6.7. Схема распределения температур в стене дома

При расчетах брать теплопроводность древесины поперек волокон. Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из

табл. 6.13, по предпоследней цифре – из табл. 6.14.

Таблица 6.13

Примечание. Э – эффективный; Т – теплоизоляционный; С – силикатный.

Задача 8

В трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника (рис. 6.8) движется, охлаждаясь (или нагреваясь), водный раствор, содержащий 50% мас. глицерина.

Рис. 6.8. Схема теплообменника для охлаждения (нагрева) раствора глицерина

232

Средняя температура раствора t. Средняя температура внутренних поверх- ностей стенок труб отличается от средней температуры раствора на t. Тепло- обменник горизонтальный, одноходовой по трубному пространству. Трубный пу- чок его состоит из n труб, имеющих внутренний диаметр d и длину 2 м. Расход раствора глицерина G.

Определить коэффициент теплоотдачи от раствора глицерина к стенке трубы α,

Примечание. О – охлаждение раствора; Н – нагрев раствора.

Задача 9

Через трубное пространство кожухотрубчатого теплообменника (рис. 6.9) проходит за 1 ч G жидкости.

Рис. 6.9. Схемы движения жидкости через трубное пространство двухходовых теплообменников:

а – горизонтального; б – вертикального

233

Общее число труб в трубном пучке теплообменника n, теплообменник двухходо- вой по трубному пространству. Средняя температура жидкости в трубах теплообмен- ника t, средняя температура внутренних поверхностей стенок труб tст.

Определить плотность теплового потока от жидкости к стенкам труб (от стенок труб к жидкости) при условии, что длина трубного пучка не менее 2 м.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.17, по предпоследней цифре – из табл. 6.18.

Таблица 6.17

Примечание. В – вертикальный; Г – горизонтальный.

Задача 10

В межтрубном пространстве горизонтального однопоточного теплообменни- ка «труба в трубе» (рис. 6.10) со средней скоростью w движется жидкость. Ее средняя температура t.

жидкость

жидкость

Рис. 6.10. Схема движения жидкости через межтрубное пространство теплообменника

типа «труба в трубе»:

1 – внутренняя труба; 2 – кожуховая труба

234

Средняя температура наружной поверхности стенки внутренней трубы теп-

Задача 11

По межтрубному пространству кожухотрубчатого теплообменника с сегмент- ными перегородками (рис. 6.11) движется газ. Средняя массовая скорость газа при поперечном обтекании труб, наруж-

ный диаметр которых d, составляет W. Температура газа на входе в теплооб- менник tн, на выходе tк.

Определить коэффициент теплоот- дачи для теплоносителя в межтрубном пространстве теплообменника.

Расчетную температуру газа опре- делить как среднее арифметическое его начальной и конечной температур.

Исходные данные по последней циф- ре учебного шифра выбирают из табл. 6.21, по предпоследней цифре – из табл. 6.22.

235

Таблица 6.21

Примечание. Ш – шахматное; К – коридорное.

Задача 12

По межтрубному пространству кожухотрубчатого теплообменника с сег- ментными перегородками (рис. 6.12) движется газ, имеющий средние давление

Таблица 6.24

Примечание. Ш – шахматное; К – коридорное.

Задача 13

Насыщенный пар под атмосферным давлением конденсируется в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника (рис. 6.13). Высота (длина) труб ап- парата H, их наружный диаметр d. Среднее число рядов труб в трубном пучке n. На- ружная поверхность стенок труб имеет температуру на t ниже температуры пара. Полученный конденсат отводится из теплообменника при температуре насыщения. Расположение труб в трубном пучке шахматное.

Рис. 6.13. Схемы движения пара по межтрубному пространству кожухотрубчатых теплообменников:

а – вертикального; б – горизонтального

Определить коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к трубам те- плообменника.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.25, по предпоследней цифре – из табл. 6.26.

Таблица 6.25

237

Таблица 6.26

Примечание. В – вертикальный; Г – горизонтальный.

Задача 14

В трубном пространстве вертикального кожухотрубчатого испарителя (рис. 6.14) кипит жидкость. Давление над поверхностью кипящей жидкости P. Жидкость по- ступает в испаритель при температуре насыщения. Средняя температура внут- ренних поверхностей труб на t больше температуры кипения.

пар, ts

жидкость, ts

Рис. 6.14. Вертикальный кожухотрубчатый испаритель: ts – температура насыщения

Определить коэффициент теплоотдачи для кипящей жидкости.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.27, по предпоследней цифре – из табл. 6.28.

Таблица 6.27

238

Таблица 6.28

Задача 15

В теплообменнике типа «труба в трубе» охлаждаемая вода движется турбу- лентно по внутренней трубе (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Схема движения воды через теплообменник «труба в трубе»

Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы при этом равен α. Вода име- ет среднюю температуру t, а поверхность стенки трубы со стороны воды – tст. Отно- шение длины участка внутренней трубы, заключенного в наружную кожуховую, к собственному внутреннему диаметру больше пятидесяти. Внешний диаметр внутренней трубы d, толщина ее стенки δ.

Определить массовый расход воды через теплообменник.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.29, по предпоследней цифре – из табл. 6.30.

Таблица 6.29

Задача 16

Пар в состоянии насыщения поступает в поверхностный конденсатор, в кото- ром в результате теплообмена с водой полностью конденсируется (рис. 6.16). Полу- ченный конденсат отводится при температуре насыщения. Давление пара P. Охлаждающая вода на входе в конденсатор имеет температуру tн. В результате теплообмена вода нагревается на t.

239

Рис. 6.16. Схема движения теплоносителей в конденсаторе:

ts – температура насыщения

Определить среднюю разность температур теплоносителей в конденсаторе. Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.31,

по предпоследней цифре – из табл. 6.32.

Таблица 6.31

ведется глухим насыщенным водяным паром, имеющим избыточное давление Pгп. Жидкость поступает в испаритель подогретой до температуры кипения. Конденсат водяного пара отводится из испарителя при температуре конденсации. Плотность теплового потока от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости со- ставляет q.

Определить коэффициент теплопередачи в испарителе.

240