Пучок труб в теплообменном аппарате омывается поперечным по-
током трансформаторного масла со средней температуройtж и скоростью перед пучком w0. Геометрические характеристики пучка: наружный диаметр труб d, поперечный и продольный шаги труб s1 и s2; число труб в рядуn , число рядов труб в пучкеz. Средняя температура поверхности труб tс . Величина теплового потока от труб к нагреваемому маслу равна Q.
а) Определить необходимую длину труб; б) как изменится средний коэффициент теплоотдачи пучка, если вместо масла будет нагреваться вода?
Объяснить полученные данные на основании сравнения теплофизических характеристик масла и воды.
Ва-ри-
ант Тип
пуч-
кА d,
мм s1,
мм s2,
мм n z tж,
оС w0,
м/с
tс,
оС Q,
МВт
1\16 ш 30 98 70 6 15 50 1,1 95 1,3
2\17 к 35 80 65 8 7 40 0,9 90 1,2
3 ш 40 154 70 7 11 45 0,85 95 1,4
4 к 45 85 85 10 8 60 0,8 100 1,5
5 ш 50 134 80 10 10 45 0,75 90 2,2
6 к 50 100 72 8 11 45 0,7 85 2,0
7 ш 45 104 65 10 9 55 0,95 95 1,8
8 к 30 80 60 11 10 55 1,2 90 1,4
9 ш 35 100 71 7 8 40 1,0 100 1,3
10 к 40 100 90 9 11 50 0,85 90 1,8
11 ш 50 110 72 10 8 50 0,8 95 1,6
12 к 50 105 80 8 9 40 0,85 90 1,75
13 ш 55 120 85 6 12 55 0,75 95 1,7
14 к 45 80 85 9 8 60 0,95 110 1,6
15 ш 40 156 75 6 15 45 1,1 90 1,5
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
Определяющая температура
Ее числовое значение, °С 52,0 34,0
Число Re 986
Число Nu 148
При нагреве масла = 1432Вт/(м2К) , l = 2,54м; при нагреве воды при равных условияхl = 0,341м, коэффициент теплоотдачи возрастает в 8,8 раза
Решение
1) В качестве Δt выбираем среднюю логарифмическую разность температур (при tС = const):
.
2) Средняя температура жидкости при tС = const:
.
3) Средняя температура пограничного слоя при tС = const:
.
4) Среднюю скорость движения воды определим по условию неразрывности струи:
,
где ρ – средняя плотность воды в заданном интервале температур 30 - 90°С;
F – площадь поперечного сечения струи;
Здесь:;
.
Тогда,
5) Вычисляем критерий подобия – число Рейнольдса:
,
где ν – кинематический коэффициент вязкости воды.
При определяющей температуре из таблицы "Физические свойства воды" интерполируя, находим: ν = 0,7466 · 10- 6 м2/с.
Тогда, < 4000 (для труб);
то есть режим движения воды – ламинарный.
6) Вычисляем число подобия – число Нуссельта:
,
где - средний коэффициент теплоотдачи воды;
λ – коэффициент теплопроводности воды.
Из формулы Ньютона - Рихмана находим:
,
где QС – мощность теплового потока;
FП – площадь поверхности трубки.
Здесь, QС = G · (h1 – h2),
где h1 и h2 – энтальпии воды на входе и на выходе.
Из таблицы "Физические свойства воды" находим:
при tЖ1 = 90°С – h1 = 377,0 кДж/кг;
при tЖ2 = 30°С – h2 = 125,7 кДж/кг.
Тогда, QС = 0,0091 · (377,0 – 125,7) · 103 = 2287 (Вт).
Далее, .
Отсюда, .
Далее, при определяющей температуре пограничного слоя из таблицы "Физические свойства воды" интерполируя, находим:
λ = 0,6248
И тогда, > 100, то есть режим движения жидкости в пограничном слое – турбулентный.
Представляем график изменения температур жидкости и стенки по длине трубки.
Ответ:
Определяющая температура
Ее числовое значение, °С 52,0 34,0
Число Re 986
Число Nu 148
При нагреве масла = 1432Вт/(м2К) , l = 2,54м; при нагреве воды при равных условияхl = 0,341м, коэффициент теплоотдачи возрастает в 8,8 раза
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
