Группа 3
№ |
t1, °C |
t2, °C |
d1, мм |
d2, мм |
dс, мм |
dн, мм |
w1, м/с |
w2, м/с |
1 |
810 |
350 |
40 |
32 |
0,5 |
4,0 |
5 |
1,20 |
2 |
820 |
340 |
40 |
32 |
1,0 |
3,5 |
6 |
1,15 |
3 |
830 |
330 |
40 |
32 |
1,5 |
3,0 |
7 |
1,10 |
4 |
840 |
320 |
40 |
32 |
2,0 |
2,5 |
8 |
1,05 |
5 |
850 |
310 |
40 |
32 |
2,5 |
2,0 |
9 |
1,00 |
6 |
860 |
300 |
45 |
36 |
3,0 |
2,5 |
10 |
0,95 |
7 |
870 |
290 |
45 |
36 |
0,5 |
3,0 |
11 |
0,90 |
8 |
880 |
280 |
45 |
36 |
1,0 |
3,5 |
12 |
0,85 |
9 |
890 |
270 |
45 |
36 |
1,5 |
4,0 |
13 |
0,80 |
10 |
900 |
260 |
45 |
36 |
2,0 |
4,5 |
14 |
0,75 |
11 |
910 |
250 |
50 |
40 |
2,5 |
4,0 |
15 |
0,70 |
12 |
920 |
240 |
50 |
40 |
3,0 |
3,5 |
14 |
0,65 |
13 |
930 |
230 |
50 |
40 |
0,5 |
3,0 |
13 |
0,60 |
14 |
940 |
220 |
50 |
40 |
1,0 |
2,5 |
12 |
0,55 |
15 |
950 |
210 |
50 |
40 |
1,5 |
2,0 |
11 |
0,50 |
16 |
960 |
200 |
55 |
44 |
2,0 |
2,5 |
10 |
0,45 |
17 |
970 |
210 |
55 |
44 |
2,5 |
3,0 |
9 |
0,40 |
18 |
980 |
220 |
55 |
44 |
3,0 |
3,5 |
8 |
0,35 |
19 |
990 |
230 |
55 |
44 |
3,5 |
4,0 |
7 |
0,30 |
20 |
1000 |
240 |
55 |
44 |
3,0 |
4,5 |
6 |
0,25 |
21 |
1100 |
250 |
60 |
48 |
2,5 |
5,0 |
5 |
0,20 |
22 |
1120 |
260 |
60 |
48 |
2,0 |
5,5 |
6 |
0,15 |
23 |
1140 |
270 |
60 |
48 |
1,5 |
6,0 |
7 |
0,10 |
Пример расчета
Дано: температура газов и воды: t1=1000 °С; t2=200 °C; диаметры стальной трубы: d1/d2=80/60 мм; толщина слоев сажи и накипи: dс=1 мм; dн=2 мм; скорости газов и воды: w1=8 м/с; w2=0,8 м/с.
● Решение: I приближение
Число Рейнольдса для газов:
Re1
=
где
w1=8
м/с – скорость газов (задана);
=174,3×10-6
м2/с
– кинематическая вязкость газов по
табл. П.1 при температуре газов t1=1000
°C;
dн
– наружный диаметр трубы, м (dн
=
d1+2dс=80+2×1=82
мм).
Температура наружной стенки в первом приближении:
t1=0,5(t1+t2)=0,5(1000+200)=600 °С.
Число Нуссельта для газов по уравнению подобия (1):
=0,41·3764 0,6·0,580,33(0,58/0,62)0,25=47,05,
где Pr1=0,58 и Prс1=0,62 – числа Прандтля для газов, принимается по табл. П.1 при температурах газов t1=1000 °C и стенки tс1 = 600 °C.
3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов к наружной стенке трубы, Вт/(м2·К):
a1
=
,
где l1=0,109 Вт/(м×К) – теплопроводность газов при t1=1000 °C.
Лучистый тепловой поток для газов по формуле (2), Вт/м2:
=
.
Лучистый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К):
=19830/(1000-600)=49,58.
Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Вт/(м2·К):
=62,54+49,58=112,12.
Число Рейнольдса для воды в трубах по формуле (5):
=0,8·0,056/(0,158·10-6)=2,835·105>104,
то есть режим движения воды турбулентный. Здесь w2=0,8 м/c – скорость воды (задана); n2=0,158×10-6 м2/с – кинематическая вязкость воды по табл. П.2 при температуре t2=200 °C; внутренний диаметр трубы dв=d2–2dн=60-2×2=56 мм.
Число Нуссельта для воды при турбулентном режиме определяется по уравнению подобия (8):
=
где Рr2=0,93 и Prс2=0,93 – числа Прандтля воды по табл. П.2 при температурах t2 = 200 °C и tс2; последняя в первом приближении принимается tс2=t2=200 °C.
Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде, Вт/(м2·К):
,
где l2=0,663 Вт/(м×К) – теплопроводность воды при t2=200 °C.
Линейный коэффициент теплопередачи по формуле (10), Вт/(м·К):
=
=
.
11. Тепловой поток через 1 погонный метр трубы, Вт/м:
ql = p×kl (t1–t2) = p×3,554×(1000–200)=8,932.
12. Температура наружной поверхности трубы, °C:
tc1=t1–
.
13. Температура внутренней поверхности трубы, °C:
.