Решение

Тепловая нагрузка поверхности нагревателя меньше первой критической при том же давлении (см. выше)

Вт/м² < Вт/м².

Режим кипения является пузырьковым.

При заданном давлении из приложений Б и Д выписываем параметры воды

= 151,84 ⁰С; = 1,17 и= 0,684 Вт/(м К).

Определяем характеристики теплообмена при кипении воды по приложению Г

м; м²/Вт.

Находим по формуле (6.5)

.

Определяем по уравнению (6.1)

.

Коэффициент теплоотдачи исходя из выражения числа по уравнению (6.3)

Вт/(м² К).

6.2. Выполнить расчет в условиях задачи 6.1 по формуле (6.8) и сравнить с результатом предыдущего расчета.

6.3. На поверхности трубчатого электронагревателя с наружным диаметром 38 мм и длиной 1 м кипит вода под давлением 480 кПа. Мощность электронагревателя 14 кВт.

Определить температуру наружной поверхности нагревателя.

6.4. Вода под давлением 1,5 МПа кипит в большом объеме. Тепловая нагрузка нагревателя составляет 1,25 МВт/м². Определить коэффициент теплоотдачи.

Выполнить расчет по уравнениям (6.1) и (6.8).

6.5. Определить тепловую нагрузку поверхности нагрева при кипении воды в большом объеме, в котором вода находится под давлением 0,62 МПа. Температура поверхности нагрева равна 175 ⁰С.

Решение

При давлении воды = 0,62 МПа выписываем из приложений Б и Д:

= 160 ^ºС; = 1,1 и= 0,68 Вт/(м К).

Принимаем пузырьковый режим кипения.

Из приложения Г находим

= 0,526 К^{– 1} и =м.

Определяем

.

В таком случае по уравнению (6.6)

.

Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м² К).

Тепловая нагрузка

Вт/м².

Критическая тепловая нагрузка Вт/м², что значительно больше расчетной в условиях задачи. Режим кипения является пузырьковым.

6.6. Из воды, кипящей в большом объеме, необходимо получить 250 кг сухого насыщенного пара за 1 ч. Найти необходимую поверхность нагрева, если давление пара – 0,8 МПа, а температура поверхности нагрева равна 180 ^ºС.

6.7. На поверхности провода электрокипятильника происходит пузырьковое кипение воды в большом объеме при давлении 0,15 МПа. Диаметр провода 3 мм, а удельное сопротивление – Ом м.

Допустимый перегрев воды равен 20 ^ºС.

Определить допустимую силу тока.

6.8. В парообразователе с общей площадью поверхности нагрева 12 м² получают сухой насыщенный водяной пар давлением 0,02 МПа из кипящей воды. Определить паропроизводительность аппарата при температурном напоре на поверхности нагрева равном 17 ^ºС.

6.9. Вычислить коэффициент теплоотдачи при кипении воды и массу пара, получаемую в испарителе за 1 ч. Общая площадь поверхности нагрева равна 5 м², перегрев кипящей воды на поверхности нагрева составляет 12 ^ºС, получаемый пар – влажный насыщенный степенью сухости 0,9, давление пара – 0,17 МПа.

6.10. Определить необходимую площадь испарительной поверхности котла паропроизводительностью 10 т/ч. Давление водяного пара – 1,4 МПа, пар является сухим насыщенным. Температурный напор на поверхности нагрева равен 10 ^ºС. Расчет выполнить в условиях пузырькового кипения в большом объеме.

6.11. Какой температурный напор необходимо обеспечить в условиях задачи 6.10, чтобы при той же площади поверхности нагрева увеличить паропроизводительность в 2 раза.

6.12. В трубе внутренним диаметром 30 мм и длиной 5 м происходит пузырьковое кипение воды. Скорость воды 1,3 м/с, давление воды 0,2 МПа.

Определить тепловой поток от стенки трубы к воде, приняв температурный напор на поверхности трубы равным 8 ^ºС.