Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теплотехника.Практика 2.doc
Скачиваний:
217
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
1.93 Mб
Скачать

2.3.1 Примеры решения задач

Пример 2.1Температура поверхностей вертикальной стенки высотой 3 м равна 10С. Температура воздуха в помещении 20С. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке.

Решение.Определяем значение критериевGrиPr

Gr=gl3t/2; Pr=/.

По таблице А1 приложения А по средней температуре tcp=0,5(tc+tв)=15С определяем параметры воздуха,иPr.

ж=14,6110-6м2/с;Prж=0,705;ж=2,5610-2Вт/(мК).

;

GrPr=4,3110100,705=3,031010

Режим движения воздуха турбулентный, так как GrPr109.

По формуле (2.2) подставляя вместо Ситих значения при вертикальной поверхности находим число Нуссельта

Nu=0,15(GrPr)0,33(Prж/Prc)0,25=0,15(3,031010)0,331=431,48;

Вт/(м2К).

По приближенной формуле (2.3) для вертикальной поверхности

кВт/(м2К).

Пример 2.2.Определить теплопотери через окно с двойным остеклением размерами 1,2х1,4 м2, если расстояние между стеклами 120 мм, температура поверхности стекол 18С и -15С.

Решение.Вычисляем эквивалентный коэффициент теплопроводности по формуле

экв=к,

где - действительный коэффициент теплопроводности воздуха, определяется по средней температуре воздуха по таблице А1 приложения А;

к– коэффициент конвекции, являющийся функциейGrPr, который может приближенно вычислен по формулек=0,18(GrPr)0,25.

За определяющий размер принимаем расстояние между стеклами , за расчетную разность температур, за определяющую температуру;tопр =0,5(18-15)=1,5С. По таблице А1 приложения А определяем параметры воздуха

ж=13,4110-6м2/с;ж=24,610-3Вт/(мК);

Pr=0,71;

К-1.

Вычисляем произведение

.

Коэффициент конвекции к=0,18(8,046106)0,25=9,58

Тогда

экв=9,5824,610-3=2,3610-1Вт/(мК).

Теплопотери через окно с двойным остеклением будут равны

Вт

Пример 2.3Определить силу тока для нихромовой проволоки диаметром 1,0 мм из условия, что ее температура не будет превышать 300С. сопротивление 1 погонного метра проволки при температуре 300СR=6,0 Ом, температура окружающей средыtm=20C.

Расчет произвести для двух случаев.

- проволока находится в спокойном воздухе;

- проволока находится в спокойной воде под давлением при температуре насыщения выше 300С.

Решение.По закону Ньютона-Рихмана определим мощность теплового потока от проволки к окружающей среде

ql=dн(tc-tж).

Для определения находим число Грасгофа и число Нуссельта:

а) окружающая среда воздух.

По таблице А1 приложения А находим физические параметры воздуха при tопр=0,5(300+20)=160С.

ж=3,6410-2Вт/(мК);ж=30,0910-6м2/с;Prж=0,682.

Число Грасгофа

GrPr=6,640,682=4,53.

По таблице 2.1 при произведении GrPr=4,778

C=7,18;т=0,125, тогда по формуле (2.2)

Nu=1,18(GrPr)0,125=1,184,530,125=1,435.

Вт/(м2К).

ql=dн(tc-tж)=3,140,00152,2(300-20)=45,89 Вт/ч

qe=J2R А

Пример 2.4В баке с раствором хлористого кальция размещен горизонтальный охлаждающий змеевик из труб, наружный диаметр которых 57 мм. Плотность раствора хлористого кальция при температуре 15Сж=1220 кг/м3. Температура замерзания раствораt3= -25,7C, средняя температура наружной поверхности трубыtст=-20С, температура раствора вдали от поверхности трубыtж=-10С.

Определить коэффициент теплообмена от раствора к поверхности трубы при свободном движении жидкости.

Решение.Теплоотдачу при свободном движении около горизонтальной трубы (змеевика) определяем по уравнению

Nu=0,5(GrPr)0,25.

Определяющим размером является наружный диаметр трубы, в качестве определяющей температуры принимаем среднюю температуру

С.

Данная формула справедлива 1103(GrPr)103.

Определяем теплофизические свойства хлористого кальция при =1220 кг/м3иt3=-25,7C-20=0,523 Вт/(мК)

-15=0,518 Вт/(мК)

-20=0,511 Вт/(мК)

-10=4,8710 м2/с;-15=6,2010 м2/с;=7,7710 м2/с;

Pr-10=33;Pr-15=42,5;Pr-20=53,80;

-10=3,510-4;-20=3,310-4К1;-15=3,410-4К1

Определяем критерии подобия, характеризующие процесс теплообмена:

Ra=(GrdPrж)=(1,60710542,5)=6829750=6,83106.

Nuж.d=0,5(6,83106)0,25=25,56

Коэффициент теплообмена Вт/(м2К).