Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теплотехника.Практика 2.doc
Скачиваний:
218
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
1.93 Mб
Скачать

2.5 Конвективный теплообмен через зернистый слой

При расчете коэффициента теплообмена через зернистый слой применяется уравнение В.Н. Тимофеева при 20Reж200

Nuж=0,124ReжPr0,43(2.28)

при Reж200Nuж=0,711Reж0,67Pr0,43(2.29)

Или же уравнения при 20Reж200

Nuж=0,106Reж(2.30)

при Reж 200Nuж=0,61Reж (2.31)

Пример 2.10Слой яблок охлаждается потоком воздуха. Средний размер яблокd=45 мм. Температура воздуха, входящего в слой=0С, выходящего из него -=20С. Скорость фильтрацииw=0,6 м/с.

Определить коэффициент теплообмена от поверхности яблок к воздуху.

Решение.По приложению А таблица А1 определяем теплофизические параметры воздуха при средней температуре2=(0+20)/2=10С.

ж=2,5110-2Вт/(мК);ж=14,1610-6м2/с,Prж=0,705.

Критерий Рейнольдса .

по (2.31) Nuж=0,61Re0,67=0,61(1779)0,67=91,82

Вт/(м2К).

Пример 2.11Слой гравия охлаждается водой. Средний размер частицd=27 мм. Температура воды входящей в слой гравия 5С, а выходящий из него=20С. Поверхностная плотность теплового потокаq=2000 Вт/м2. Средняя температура поверхности частиц 25С. Определить скорость фильтрации.

Решение.По средней температуре воды2=(5+20)/2=12,5С по приложению А таблица А5 определяем теплофизические свойства водыж=57,9510-2Вт/(мК);ж=1,24610-6м2/с,Prж=9,05 приtст=25СPrc=6,22.

q=(tc-tж);Вт/(м2К).

Число Нуссельта .

Предполагая, что Reж 200 по (2.29) находим число НуссельтаNuж=0,711Reж0,67Pr0,43. Число Рейнольдса

.

Re=40,661/0,67=252,19; м/с.

Задача. Слой зерна после сушилки охлаждается воздухом, средней размер зерна d=8 мм. Температура воздуха входящего в слой зерна 5С, выходящего из него 20С. Скорость фильтрации 0,5 м/с. Определить коэффициент теплоотдачи от зерна к воздуху.

2.6 Теплоотдача суспензий

Во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства приходится нагревать или охлаждать жидкостные суспензии мелкодисперсного порошка твердого тела в жидкости.

Согласно экспериментам проводимым в МВТУ им. Н.Э. Баумана Кафановым В.И. критериальное уравнение теплообмена при течении жидкостных суспензий в трубах имеет вид

, (2,32)

где Nuс – критерий Нуссельта суспензии;

Rec– критерий Рейнольдса суспензии;

Prc– критерий Прандтля суспензии;

r– объемная доля порошка твердого тела в суспензии

ж– плотность жидкости, кг/м3;

т- плотность твердого тела, кг/м3;

и - теплоемкости жидкости и твердого тела, кДж/(кгК);

dтриdr– диаметр трубы и средней диаметр частиц порошка твердого тела.

В качестве определяющей температуры принимают среднюю температуру среды tср=(t1+t2)/2, гдеt1– температура среды на входе в теплообменник, аt2– на выходе из него,С.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле:

. (2.33)

Теплопроводность суспензии сопределяют по формуле Максвелла

, (2.34)

где ж– теплопроводность жидкости, Вт/(мК);

т– теплопроводность твердого тела, Вт/(мК).

Динамическая вязкость суспензии сопределяют по формуле Вэнда

с=ж(1+2,5r+7,17r2+16,2r3), (2.35)

где ж– динамическая вязкость жидкости, Пас.

Выше перечисленными зависимостями можно пользоваться до 25% концентрации по объему.

Пример 2.12 По трубопроводу диаметром 50 мм и длиной 4 м протекает суспензия порошка меди в воде со скоростьюw=1 м/с. Объемная концентрация меди 10%, средний диаметр частиц порошка 10010-6м. Определить количество теплоты передаваемой суспензии за 1 час, если температура жидкости 50С, а температура стенки 70С, а также коэффициент теплообмена.

Решение.Подсчитываем отдельные множители, входящие в управление (2.32). Теплофизические параметры берем из приложения А таблица А5 и таблица Б1 приложения Б.

с=тr+ж(i+r)=89300,1+988,1(1+0,1)=1769,29 кг/м3

По формуле (2.35) определяем динамическую вязкость суспензии

с=ж(1+2,5r+7,17r2+16,2r3)=543,410-6(1+2,50,1+7,17(0,1)2+16,2(0,1)3=73510-6Нс/м2=73510-6Пас.

По формуле (2.34) находим ссуспензии

По формуле

вычисляем теплоемкость суспензии.

Находим число Рейнольдса .

Число Прандтля

Число Нуссельта

Находим коэффициент теплообмена с

Вт/(м2К)

По закону Ньютона-Рихмана

Ф=сА(tс-tж)=58243,140,05420=73149 Вт