Metodicheskie_ukazania_prakt

Задача 10

Определить коэффициент теплоотдачи конвекцией α, Вт/(м²*К) от стенки к охлаждающей воде, проходящей по трубчатке одноходового кожехотрубчатого теплообменника, служащего для конденсации насыщенного пара вещества А. Потерями тепла в окружающую среду и охлаждением конденсата пренебречь.

Исходные данные

1. Количество конденсирующегося пара G, кг/ч.

2. Температура конденсации t_к, ⁰С.

3. Характеристика теплообменника:

число труб n, шт.;

диаметр труб d_н/ d_в, мм.

4. Температура воды

начальная t₁, ⁰С;

конечная t₂, ⁰С.

№ п/п	Вещество А	G, кг/ч	tк, 0С	n, шт.	dн/ dв, мм	t1, 0С	t2, 0С
	Бензол	530	60	19	18/14	25	40
	Бензол	1820	80	62	24/19	30	45
	Бензол	3600	100	130	18/14	25	40
	Бензол	2300	140	37	24/19	15	35
	Этиловый спирт	2500	60	19	26/20	20	40
	Этиловый спирт	13200	140	19	38/33	18	42
	Этиловый спирт	1500	100	62	24/19	20	40
	Метиловый спирт	500	60	37	18/14	18	42
	Метиловый спирт	1000	100	19	38/33	20	45
	Метиловый спирт	250	140	7	26/20	20	45
	Бензол	500	65	19	18/14	23	42
	Бензол	800	81	62	24/19	30	45
	Бензол	1000	95	130	18/14	25	40
	Бензол	1200	80	37	24/19	15	35
	Этиловый спирт	2000	70	19	26/20	20	40
	Этиловый спирт	2200	72	19	38/33	18	42
	Этиловый спирт	2400	74	62	24/19	20	40
	Этиловый спирт	2600	78	37	18/14	18	42
	Метиловый спирт	1200	60	19	38/33	20	42
	Метиловый спирт	1000	65	37	26/20	18	40
	Метиловый спирт	1400	70	130	26/20	10	35
	Метиловый спирт	800	75	130	38/33	20	42
	Бензол	900	60	62	38/33	15	35
	Бензол	1000	64	62	26/20	15	35
	Бензол	700	75	62	18/14	18	38
	Этиловый спирт	2300	82	37	18/14	18	38
	Этиловый спирт	2100	72	37	24/19	19	36
	Этиловый спирт	1500	84	37	24/19	19	40
	Метиловый спирт	1300	60	19	38/33	20	38
	Метиловый спирт	800	100	19	26/20	22	40

Указания к решению

Исходя из количества тепла, необходимого для конденсации пара, определить расход охлаждающей воды, ее скорость, режим движения; выбрать уравнение для определения критерия Нуссельта.

Задача 11

Определить необходимую поверхность теплопередачи подогревателя воды, обогреваемого перегретым паром. Конденсат пара не охлаждается.

Исходные данные

1. Количество подогреваемой воды G, кг/с.

2. Температура воды

начальная t₁, ⁰С;

конечная t₂, ⁰С.

3. Параметры перегретого водяного пара:

начальная температура пара t_п, ⁰С;

давление пара Р, МПа.

4. Коэффициенты теплопередачи:

в зоне охлаждения пара от t_п до температуры его конденсации - К₁ Вт/(м^2*к);

в зоне конденсации К₂ Вт/(м^2*к).

№ п/п	G, кг/с	t1, 0С	t2, 0С	tп, 0С	Р, МПа	К1 Вт/(м2*к)	К2 Вт/(м2*к)
	8	20	60	200	0,306	20	800
	10	15	60	230	0,204	30	1100
	5	15	80	250	0,306	40	1400
	10	20	80	200	0,204	25	800
	12	10	90	210	0,255	30	1200
	90	15	100	180	0,204	35	950
	60	20	90	150	0,306	25	1000
	70	10	75	170	0,255	25	1200
	80	15	100	200	0,306	30	1100
	10	20	95	140	0,204	35	800
	9	20	48	200	0,306	22	850
	11	15	45	240	0,204	34	1000
	8	15	60	280	0,306	40	1350
	11	20	80	220	0,204	28	800
	14	10	70	210	0,255	30	1100
	80	15	80	180	0,204	38	900
	50	10	90	160	0,306	25	960
	60	20	95	180	0,255	25	1100
	70	16	52	200	0,306	32	1200
	15	20	55	160	0,204	40	1150
	20	10	45	240	0,204	28	870
	15	15	60	170	0,306	30	880
	12	15	55	150	0,255	32	1100
	40	20	65	220	0,306	34	1350
	70	14	48	210	0,204	36	1200
	60	15	62	230	0,255	38	960
	10	18	80	160	0,204	40	980
	18	20	95	180	0,306	40	1400
	20	15	64	210	0,204	36	1350
	40	15	67	150	0,306	34	820

Указания к решению

Поверхность теплоотдачи Поверхность теплоотдачи

Задачу решить в двух вариантах: для противотока и прямотока. Характер изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности подогревателя для принятых схем движения показа на соответствующем рисунке.

Необходимую поверхность теплопередачи определить отдельно для каждой зоны. В 1-й зоне нагрев воды осуществляется за счет охлаждения перегретого пара от его начальной температуры до температуры начала конденсации, зависящей от давления Р.

Во 2-ой зоне теплопередача осуществляется за счет конденсации пара при постоянной температуре t_к. Расход греющего пара определить из равенства тепла, необходимого для нагрева воды от температуры t₁ до t₂, количеству тепла, отданного паром при его охлаждении Q₁ и конденсации Q₂. Затем на основании теплового баланса 1-й и 2-й зоны вычислить промежуточную температуру воды t_х. Для расчета F₁ и F₂ определить по зонам величины движущей силы теплопередачи ∆t₁ и ∆t₂.

Задача 12

Определить количества тепла, передаваемого в единицу времени путем конвекции и излучением от газопровода, проложенного в тоннеле, воздуху и стенкам тоннеля. Материал газопровода – сталь, тоннеля – кирпичная кладка.

Исходные данные

1. Наружный диаметр трубопровода d_н, м.

2. Длина трубопровода и тоннеля ℓ, м.

3. Высота тоннеля h, м.

4. Ширина тоннеля b, м.

5. Средняя температура поверхности трубопровода t₁, ⁰С.

6. Средняя температура на внутренних стенках тоннеля t₂, ⁰С.

№ п/п	dн, м	ℓ, м	h, м	Температура, 0С		b, м
				t1	t2
	0,168	100	0,25	500	25	0,75
	0,180	50	1,5	450	30	1,2
	0,194	150	1,2	400	35	1,0
	0,219	200	1,0	350	40	1,0
	0,245	200	1,2	320	45	1,2
	0,273	50	0,5	300	50	0,5
	0,299	100	0,5	420	25	0,76
	0,325	150	0,8	480	30	1,2
	0,351	200	1,2	520	40	1,5
	0,377	250	1,1	550	50	1,3
	0,168	80	0,3	600	30	0,7
	0,180	90	1,2	650	32	1,1
	0,194	100	1,4	550	40	1,0
	0,219	110	1,5	450	42	1,0
	0,245	120	1,0	420	43	1,2
	0,273	130	1,1	480	45	0,6
	0,299	140	0,9	530	40	0,8
	0,325	150	0,8	550	35	1,1
	0,351	160	0,7	490	38	1,2
	0,377	180	1,0	420	42	1,5
	0,168	190	0,9	520	44	1,3
	0,180	200	0,8	510	43	1,5
	0,194	150	0,7	500	30	1,2
	0,219	140	0,6	490	25	1,1
	0,245	130	0,5	480	30	0,8
	0,273	120	1,1	470	40	0,6
	0,299	110	1,2	460	50	0,7
	0,325	100	1,3	380	30	1,0
	0,351	90	1,1	360	40	1,1
	0,377	80	1,2	340	50	1,2