Научная Петербургская Академия

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «ТЕПЛОТЕХНИКА И ГИДРАВЛИКА» СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА №2 «ТЕПЛОПЕРЕДАЧА» Выполнил: студент группы АТ-312 Литвинов Александр Владимирович Проверил: Галимов Марат Мавлютович ВОЛГОГРАД 2003 Задание: В теплообменном аппарате вертикальная плоская стенка толщиной δ = 5,5 мм, длиной l = 1,45 м и высотой h = 0,95 м выполнена из стали с коэффициентом теплопроводности λс = 50 Вт/(мК) (рис. 1). С одной стороны она омывается продольным вынужденным потоком горячей жидкости (воды) со скоростью w = 0,525 м/с и температурой tж1 = 80 ºС (вдали от стенки), с другой стороны – свободным потоком атмосферного воздуха с температурой tж2 =10 ºС. Курсовая: Теплопередача λc tж1 tж2 q h δ l Требуется: 1. Определить плотность теплового потока q. Результаты расчетов занести в таблицу. Лучистым теплообменом пренебречь из-за малых значений Курсовая: Теплопередача и Курсовая: Теплопередача . 2. Провести расчетное исследование вариантов интенсификации теплопередачи при неизменной разности температур между горячим и холодным теплоносителями. 2.1. Определить коэффициент теплопередачи при: а) увеличении в 5, 10, 15 раз коэффициентов теплопередачи α1, α2 и поверхности стенки F как со стороны горячей жидкости (Курсовая: Теплопередача ), так и со стороны воздуха (Курсовая: Теплопередача ) . б) замене стальной стенки на латунную (Курсовая: Теплопередача ) , алюминиевую (Курсовая: Теплопередача ) и медную (Курсовая: Теплопередача ) с коэффициентами теплопроводности соответственно Курсовая: Теплопередача , Курсовая: Теплопередача , Курсовая: Теплопередача . Результаты расчетов занести в таблицу. 2.2. Определить степень увеличения коэффициента теплопередачи при изменениии каждого из варьируемых факторов σi по формуле: Курсовая: Теплопередача , где K, Ki – коэффициенты теплопередачи до и после интенсификации теплопередачи. Результаты расчетов свести в таблицу. 2.3. Обозначив степень изменения варьируемых факторов через z, построить в масштабе (на одном рисунке) графики: Курсовая: Теплопередача , Курсовая: Теплопередача , Курсовая: Теплопередача , Курсовая: Теплопередача , Курсовая: Теплопередача . 2.4. Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы о целесообразных путях интенсификации теплопередачи. Решение: 1. Для нахождения коэффициентов теплоотдачи α необходимо выбрать уравнения подобия и найти числа подобия. При вынужденном обтекании плоской поверхности может быть использовано следующее уравнение подобия: Курсовая: Теплопередача ; Для воды при температуре 80ºС характерны следующие параметры: Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача => с = 0,037; n1 = 0,8; n2 = 0,43; Зададимся температурами поверхностей стенки со стороны охлаждаемой Курсовая: Теплопередача и нагреваемой Курсовая: Теплопередача сред. Учитывая рекомендации (для металлических стенок в первом приближении можно принятьКурсовая: Теплопередача ; температура стенки всегда ближе к температуре той среды, со стороны которой α выше; при вынужденном движении величина α обычно значительно больше, чем при свободном), выбираем Курсовая: Теплопередача . При температуре 75ºС Курсовая: Теплопередача . Курсовая: Теплопередача ; При свободном движении (естественной конвекции) вдоль вертикальных поверхностей может быть использовано следующее уравнение подобия: Курсовая: Теплопередача ; Для воздуха при температуре 10ºС характерны следующие параметры: Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; а при температуре 75ºС Курсовая: Теплопередача . Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Коэффициенты теплоотдачи: Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Коэффициент теплопередачи K для плоской стенки: Курсовая: Теплопередача ; Плотность теплового потока: Курсовая: Теплопередача ; Проверка правильности принятия для температур Курсовая: Теплопередача и Курсовая: Теплопередача для расчета: Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Отклонения: Курсовая: Теплопередача => допустимо; Курсовая: Теплопередача => допустимо; Таблица 1 Результаты расчета

α1,

Вт/(м2К)

α2,

Вт/(м2К)

1/ α1,

м2К/Вт

1/ α2,

м2К/Вт

δ/λс,

м2К/Вт

R,

м2К/Вт

K,

Вт/(м2К)

q, Вт/(м2К)

2697,6626,9900,00040,14310,00010,14366,9666487,662
2.1.Коэффициенты теплопередачи при изменении каждого из варьируемых факторов: Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача Курсовая: Теплопередача Таблица 2 Результаты расчета

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

6,98106,98286,98346,98106,98286,983434,372567,6277

Вт/(м2К)

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

99,819134,372567,627799,81916,96936,97066,9713

Вт/(м2К)

2.2. Степень увеличения коэффициента: Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача ; Курсовая: Теплопередача Таблица 3 Результаты расчета

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

1,00211,00231,00241,00211,00231,00244,93399,7074

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

Курсовая: Теплопередача

14,32824,93399,707414,32821,00041,00061,0007
2.3.Графики:Курсовая: Теплопередача ,Курсовая: Теплопередача ,Курсовая: Теплопередача ,Курсовая: Теплопередача ,Курсовая: Теплопередача . Курсовая: Теплопередача Наклонная линия характеризует 2 наложенных друг на друга графика функций Курсовая: Теплопередача и Курсовая: Теплопередача . Линия, почти параллельная оси абсцисс, характеризует 3 наложенных друг на друга графика функций Курсовая: Теплопередача , Курсовая: Теплопередача и Курсовая: Теплопередача . 2.4. Выводы: 1. из таблицы 1 видно, что величину полного термического сопротивления и коэффициента теплопередачи определяет термическое сопротивление теплоотдачи со стороны стенки, омываемой свободным потоком атмосферного воздуха. 2. из графика, таблиц 2 и 3 видно, что увеличение коэффициента теплоотдачи и поверхности стенки со стороны горячей жидкости, а также изменение материала стенки практически не увеличивают теплопередачу. А увеличение коэффициента теплоотдачи и поверхности стенки со стороны воздуха является эффективным средством ее интенсификации, поскольку термическое сопротивление со стороны стенки, омываемой свободным потоком атмосферного воздуха, вносит наибольший вклад в полное термическое сопротивление теплопередачи. 3. необходимо уменьшать наибольшее из частных термических сопротивлений, предварительно численно вычислив каждое сопротивление.


(C) 2009