Задание 5

_{Определить поверхностную плотность потока излучения стенки с коэффициентом излучения с1 и между поверхностями с коэффициентами излучения с1 = с2, если температуры излучающих стенок t1 и t2, а площади их поверхностей F1 = F2 = F м}²_.

_{Найти степень черноты стенок и длину волны, соответствующую максимальному излучению. Как изменится поверхностная плотность потока при установке между поверхностями n экранов при условии с1 = с2 = сэ.}

_{Данные, необходимые для решения задачи, следует выбрать из таблицы 5.}

_{Таблица 5}

Предпоследняя цифра шифра	t1, C	t2, C	Последняя цифра шифра	с1, Вт/м2К4	F ,м2	Число экранов n, шт
0	1027	427	0	4,53	1,0	1
1	1037	437	1	4,60	1,1	2
2	1047	447	2	4,70	1,2	3
3	1057	457	3	4,80	1,3	2
4	1067	467	4	4,90	1,4	1
5	1077	477	5	5,00	1,5	3
6	1017	417	6	4,40	0,9	1
7	1007	407	7	4,30	0,8	2
8	997	397	8	4,20	0,7	3
9	987	387	9	4,10	0,6	2

_{Литература: [1], § 32.1-32.3, 33.1, 33.3 или [2], § 29.1- 29.6.}

_{Контрольные вопросы}

1. _{Сформулируйте основной закон лучистого теплообмена. Дайте пояснения к величинам, входящим в аналитическое выражение закона; приведите размерности величин.}

2. _{Что характеризует коэффициент излучения? Каковы основные факторы, оказывающие влияние на его изменение?}

_{Методические указания}

_{В задаче следует определить плотность теплового потока от одной поверхности, затем между двумя поверхностями и с установкой между поверхностями n экранов. Во всех случаях необходимо знать зависимость теплового потока от температуры при излучении, которую установили Стефан и Больцман.}

_{Для определения длины волны, соответствующей максимуму излучения, следует использовать закон Вина. Необходимо также показать влияние экранов на интенсивность излучения.}

Задание 6

_{В стальных трубах горизонтального подогревателя ( = 50,2 Вт/мК) движется М1 килограммов масла МС-20 в час. Масло подогревается от температуры t1 до температуры t1. Греющая жидкость (вода) движется противотоком в межтрубном пространстве при давлении насыщения и охлаждается от температуры t2 до температуры t2. Число труб теплообменника n, их диаметры: внутренний dв мм, наружный dн мм. Диаметр кожуха dк мм.}

_{Определить площадь и поверхность нагрева теплообменника.}

_{Данные, необходимые для решения задачи, следует выбрать из таблицы 6.}

_{Таблица 6}

Предпоследняя цифра шифра	t1, C	t1, C	М1, кг/ч	Последняя цифра шифра	t2, C	t2, C	dв, мм.	dн , мм.	dк, мм.	n, шт.
0	20	80	6000	0	200	100	50	54	500	61
1	25	85	6010	1	205	95	52	56	505	62
2	30	90	6020	2	210	110	54	58	510	63
3	35	95	6030	3	215	105	56	60	515	64
4	70	100	6040	4	220	120	58	62	520	65
5	45	105	6050	5	225	115	60	64	525	66
6	50	110	6060	6	195	85	48	52	495	67
7	25	85	5080	7	190	90	46	50	490	59
8	20	80	5070	8	175	85	44	48	485	58
9	15	75	5060	9	180	80	42	46	480	57

_{Литература: [1], § 34.1-34.5; [2], § 30.1- 30.4, или [3], стр. 435-438.}

_{Контрольные вопросы}

1. _{В чем различие между регенеративными, рекуперативными и смесительными теплообменными аппаратами?}

2. _{Напишите уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи для теплообменников и дайте соответствующие пояснения используемых величин и их размерностей.}

3. _{Изобразите графики зависимости температур теплоносителей от площади поверхности теплообмена для аппаратов с прямотоком и протвотоком.}

_{Методические указания}

_{При расчете теплообменников всегда необходимо учитывать вынужденное движение теплоносителя, режим которого определяется по числу Re. В большинстве случаев движение теплоносителей в трубах теплообменников спокойное, ламинарное, т.е. Re  2300.}

_{Физические константы трансформаторного масла и масла МС-20 определяют по его средней температуре (П. «Е»), воды – по средней температуре воды (П. «Б»).}

_{В случаях, когда произведение GrPr >810}⁵_{, естественная конвекция оказывает влияние на теплоотдачу и режим течения будет вязкостно-гравитационным, для которого криитериальное уравнение имеет вид:}

₍₃₎

_{где - по табл. [1, стр. 340], при  50 l = 1,0.}

_{Определив число Nu1 для масла, находят коэффициент теплоотдачи от стенки к маслу 1, а по нему плотность теплового потока q1:}

₍₄₎

_{Тогда температуру наружной стенки трубы, которой предварительно необходимо было задаться для определения Prc, окончательно можно определить из уравнения:}

_{, (5)}

_{где , м.}

_{Расход воды в межтрубном пространстве и скорость движения воды в нем находим из соотношений:}

(6)

(7)

^{где кВт - количество теплоты, полученное маслом при ;} _{- площадь поперечного сечения межтрубного пространства, м}²_;

_{n – число труб теплообменника; dк – диаметр кожуха теплообменника.}

_{Число Рейнольдса для воды определяем по скорости движения воды 2 и} эквивалентному диаметру межтрубного пространства

_{. (8)}

^{Число Грасгофа находим по температурному напору:}

_{. (9)}

_{Физические константы для воды определяют при ее средней температуре t2 из П. «Б».}

_{Определив коэффициент теплоотдачи для воды 2, находим коэффициент теплопередачи k и плотность теплового потока по формуле:}

_{, (10)}

_{где tcp – среднелогарифмический температурный напор ([1], §34.3).}

_{Тогда площадь поверхности теплообмена и длину труб теплообменного аппарата находим из соотношений:}

₍₁₁₎

₍₁₂₎