МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Волгоградський державний технічний університет

КАФЕДРА «ТЕПЛОТЕХНИКА І ГІДРАВЛІКА»

Семестровий РОБОТА № 2

« Теплопередачі »

Виконав: студентгрупи АТ-312

Литвинов Олександр Володимирович

Перевірив: Галімов
Марат Мавлютовіч

ВОЛГОГРАД 2003

Завдання:

У теплообмінному апараті вертикальна плоска стінка товщиною? = 5,5мм, довжиною l = 1,45 м і висотою h = 0,95 м виконана зі сталі зкоефіцієнтом теплопровідності? з = 50 Вт/(мК) (рис. 1). З одного бокувона омивається подовжнім вимушеним потоком гарячої рідини (води) зшвидкістю w = 0,525 м/с і температурою tж1 = 80 ЄС (далеко від стінки), зіншого боку - вільним потоком атмосферного повітря з температурою tж2 = 10 ЄС.

? c

tж1 tж2

qh

? l

Потрібно:

1. Визначити щільність теплового потоку q. Результати розрахунків занестив таблицю. Променистим теплообміном знехтувати через малі значень і
.

2. Провести розрахункове дослідження варіантів інтенсифікаціїтеплопередачі при незмінній різниці температур між гарячим і холоднимтеплоносіями.

2.1. Визначити коефіцієнт теплопередачі при: а) збільшення в 5, 10, 15 разів коефіцієнтів теплопередачі? 1,? 2 і поверхні стінки F як з боку гарячої рідини (), так і з боку повітря (). б) заміни сталевий стінки на латунну (), алюмінієву () і мідну () з коефіцієнтами теплопровідності відповідно

,,.

Результати розрахунків занести в таблицю.

2.2. Визначити міру збільшення коефіцієнта теплопередачі при зміні кожного з варьируемых чинників? I за формулою:, де

K, Ki - коефіцієнти теплопередачі до і після інтенсифікації теплопередачі.

Результати розрахунків звести в таблицю.

2.3. Позначивши ступінь зміни варьируемых факторів через z, побудувати в масштабі (на одному малюнку) графіки:,,,

,.

2.4. Проаналізувати отримані результати і сформулювати висновки про доцільні шляхи інтенсифікації теплопередачі.

Рішення:

1. Для знаходження коефіцієнтів тепловіддачі? необхідно вибрати рівняння подібності і знайти числа подібності.

При вимушеній обтіканні плоскій поверхні може бути використаненаступне рівняння подібності:
;
Для води при температурі 80єС характерні наступні параметри:
;;;
;
=> З = 0,037; n1 = 0,8; n2 = 0,43;

Задамося температурами поверхонь стінки з боку охолоджуваної
і нагрівається середовищ. З огляду на рекомендації (для металевихстінок в першому наближенні можна прийняти; температура стінки завждиближче до температури того середовища, з боку якої? вище; при вимушеномурусі величина? зазвичай, значно вищий, ніж при вільному), вибираємо
.
При температурі 75єС.
;
При вільному русі (природної конвекції) уздовж вертикальнихповерхонь може бути використане таке рівняння подібності:
;
Для повітря при температурі 10єС характерні наступні параметри:
;;а при температурі 75єС.
;

;
;
;
Коефіцієнти тепловіддачі:
;
;

Коефіцієнт теплопередачі K для плоскої стінки:
;
Щільність теплового потоку:
;
Перевірка правильності прийняття для температур і для розрахунку:
;
;
Відхилення:
=> Допустимо;
=> Допустимо;

Таблиця 1

Результати розрахунку

|? 1, |? 2, | 1 /? 1, | 1 /? 2, | ? /? с, | R, | K, | q, |
| Вт/(м2К) | Вт/(м2К) | м2К/Вт | м2К/Вт | м2К/Вт | м2К/Вт | Вт/(м2К) | Вт/(м2К) |
| 2697,662 | 6,990 | 0,0004 | 0,1431 | 0,0001 | 0,1436 | 6,9666 | 487,662 |

2.1.Коеффіціенти теплопередачі при зміні кожного з варьируемыхфакторів:
;

;

;

;

;

Таблиця 2

Результати розрахунку

| | | | | | | | |
| 6,9810 | 6,9828 | 6,9834 | 6,9810 | 6,9828 | 6,9834 | 34,372 | 67,627 |
| | | | | | | 5 | 7 |
| Вт/(м2К) |

2.2. Ступінь збільшення коефіцієнта:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;

Таблиця 3

Результати розрахунку

| | | | | | | | |
| 1,0021 | 1,0023 | 1,0024 | 1,0021 | 1,0023 | 1,0024 | 4,9339 | 9,7074 |

| | | | | | | | 14,3282 | 4,9339 | 9,7074

| 14,3282 | 1,0004 | 1,0006 | 1,0007 | |
2.3.Графікі :,,,,. Похила лініяхарактеризує 2 накладених один на одного графіка має вигляд.
Лінія, майже паралельна осі абсцис, характеризує 3 накладених один наодного графіка функцій, і.

2.4. Висновки:

1. з таблиці 1 видно, що величину повного термічного опору ікоефіцієнта теплопередачі визначає термічний опір тепловіддачіз боку стінки, омиваної вільним потоком атмосферного повітря.

2. з графіка, таблиць 2 і 3 видно, що збільшення коефіцієнтатепловіддачі і поверхні стінки з боку гарячої рідини, а такожзміна матеріалу стінки практично не збільшують теплопередачу. Азбільшення коефіцієнта тепловіддачі і поверхні стінки з бокуповітря є ефективним засобом її інтенсифікації, оскількитермічний опір з боку стінки, омиваної вільним потокоматмосферного повітря, робить найбільший внесок у повне термічнеопір теплопередачі.

3. необхідно зменшувати найбільше з приватних термічних опорів,попередньо чисельно обчисливши кожне опір.
-----------------------

W