Задача №3
По
стальной трубе, внутренний и внешний
диаметры которой соответственно
и
,
а теплопроводность
,
течёт газ со средней температурой
,
коэффициент теплоотдачи от газа к стенке
.
Снаружи труба охлаждается водой со
средней температурой
;
коэффициент теплоотдачи от стенки к
воде
.
Определить коэффициент теплопередачи, удельный тепловой поток на 1 м длины трубы и температуры поверхностей трубы.
Изобразить графически изменение температуры при передаче теплоты через стенку трубы.
Дано:
;
;
;
;
;
;
;
.
?
?
?
? Рисунок
3.1 – Изменение температуры при
передаче теплоты через стенку трубы
Решение:
По формуле (2) коэффициент теплопередачи равен
Подставим известные значения и получим
Найдём удельный тепловой поток
Из формул теплопроводности цилиндрической стенки найдём температуры поверхностей стенки.
где
– количество теплоты;
– площадь
внутренней стенкитрубы, равная
Выразим и найдём температуру внутренней стенки трубы
Выпишем формулу теплопроводности для границы стенка-вода
где
– площадь наружной стенки трубы, равная
Выразим и найдём температуру наружной стенки трубы
Краткие сведения по задаче.
Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты от более нагретых тел (или участков тел) к менее нагретым.
Виды теплообмена:
-
теплопроводность;
-
конвективный теплообмен;
-
радиационный теплообмен.
Теплопередача – это теплообмен между двумя теплоносителями или иными средами через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними. Интенсивность теплопередачи характеризуется коэффициентом теплопередачи.
Коэффициент теплопередачи – величина, характеризующая интенсивность передачи тепла через ограждающую конструкцию. Определяется отношением плотности теплового потока, проходящего через поверхность, к разности температур воздушных сред, прилегающих к конструкции.
Тепловой поток – количество теплоты, переданное через изотермическую поверхность в единицу времени. Размерность теплового потока совпадает с размерностью мощности. Тепловой поток, отнесённый к единице изотермической поверхности, называется плотностью теплового потока (удельным тепловым потоком или тепловой нагрузкой). Плотность теплового потока также является вектором, любая компонента которого численно равна количеству теплоты, передаваемой в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению взятой компоненты.
Контрольный вопрос
Тема: «Цикл Тринклера»
Цикл Тринклера — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс дизельного двигателя со смешанным сгоранием.
Идеальный цикл Тринклера состоит из процессов:
p-V диаграмма цикла Тринклера
1—2 В рабочем цилиндре воздух адиабатически сжимается за счет инерции маховика, сидящего на валу двигателя, нагреваясь при этом до температуры, обеспечивающей воспламенение жидкого топлива.
2—3 Сгорание части топлива в небольшом объеме форкамеры (V=const).
3—4 Догорание оставшегося топлива в рабочем цилиндре (P=const).
4—5 Адиабатическое расширение продуктов сгорания.
5—1 Удаление выхлопных газов (V=const).
Жидкое
топливо, введенное в форкамеру при
сравнительно невысоком давлении,
распыляется струей сжатого воздуха,
поступающего из основного цилиндра.
Вместе с тем цикл со смешанным сгоранием
частично сохраняет преимущества цикла
Дизеля перед циклом Отто – часть процесса
сгорания осуществляется при постоянном
давлении.
Термический КПД цикла Тринклера ,
Где n = V1/V2 — степень сжатия,
m = V4/V3 — степень предварительного расширения,
λ = p3/p2 — степень повышения давления при изохорном процессе сгорания,
k — показатель адиабаты.
Частными случаями цикла Тринклера являются цикл Отто (при ε = 1) и цикл Дизеля (при λ = 1).
Литература:
-
Исаченко В.П.и др.Теплопередача. М.: Энергия, 1975. – 488 с.
-
Кирилин В.А. и др. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1983. – 448 с.
-
Краснощёков Е.А. и Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. М.: Энергия, 1980. – 288 с.
-
Техническая термодинамика / под ред. В.И. Крутова, М.: Высшая школа, 1991. – 384 с.
-
Теплотехника / под ред. В.Н. Луканина. М.: Высшая школа, 2000. – 671 с.