Теоретические основы теплотехники
Рассмотрение теплового потока, передаваемого ребром при абсолютной теплопроводимости материала ребра. Характеристика процесса конвективного теплообмена при пленочной конденсации пара. Анализ влияния попутного движения пара на коэффициент теплообмена.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.10.2015 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
Теплопроводность, мощность теплового потока, плотность теплового потока, теплообмен, коэффициент теплоотдачи, конвекция, теплопередача, турбулентный и ламинарный потоки, плёночная конденсация, пузырьковое кипение.
Объектами исследования являются процессы нестационарной теплопроводности тел, передача теплоты через оребрённую поверхность плоской стенки, пузырьковое кипение жидкости в трубе, плёночная конденсация пара в трубе.
Цель работы - углубление и закрепление знаний по разделу «Тепломассообмен» и приобретение практических навыков инженерных расчётов теплообменных и массообменных процессов в технологии промышленной теплоэнергетики.
Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2002.
Введение
Совершенно очевидным является положение, что использование теплоты лежит в основе современных технологий в любой сфере человеческой деятельности. Теплота -- это великий дар природы и естественно желание научиться разумно его применять, понять основные закономерности, управляющие процессами получения, переноса и использования теплоты.
Тепломассообмен - это наука, изучающая процессы распространения тпла и передачи массы вещества в пространство, имеющее непосредственную физическую связь с теплообменом. Явление тепломассообмена распространено в природе и в технике. Например, расчёт и конструирование теплообменных установок в теплоэнергетике, расчёт тепловых двигателей, атомных реакторов, холодильных устройств. Тепломассообмен вместе с технической термодинамикой составляют теоретические основы теплотехники, являющиеся основой знаний инженеров теплоэнергетиков. При соприкосновении двух тел с разными температурами происходит обмен энергиями, в результате интенсивность движения частиц с меньшей температурой увеличивается, а с большей уменьшается. Значит для возникновения процесса теплообмена необходимо наличие разности температур. Если нет разности, нет и теплообмена.
В этой работе будут рассмотрены процессы нестационарной теплопроводности тел, передачи теплоты через оребрённую поверхность плоской стенки, пузырькового кипения жидкости в трубе, плёночной конденсации пара в трубе. Все эти процессы имеют практическое применение в технике, в котельных установках, поэтому знание и умение их рассчитывать необходимо каждому теплоэнергетику.
1. Нестационарная теплопроводность тел
Исследовать нагревание железобетонной плиты размерами в процессе ее термической обработки. Определить распределение температур и расход теплоты на единицу ее объема по истечении времени ф в зависимости от интенсивности теплообмена между греющей средой и поверхностью плиты. Железобетонная плита выполнена из материала с теплофизическими свойствами л, с, с.
В начале термической обработки температура во всех точках плиты была одинакова и равна tН. В процессе нагрева плиты температура греющей среды (водяного пара) поддерживалась постоянной и равна t0. Обогрев плиты симметричный. Время нагрева (полное) определить исходя из условия, что температура на поверхности плиты равна tс. Скорость движения пара относительно плиты w.
Таблица 1.1 - Исходные данные
|
Номер варианта |
Размер плитыS-b-l, м |
Начальная температура плиты tН, оС |
Температура поверхности плиты tC,0С |
Температура насыщенного пара t0, оС |
Теплофизические свойства плиты |
Скорость потока воздуха w, м/с |
|||
|
Плотность с, кг/м3 |
Коэф. теплопроводности л, Вт/мК |
Теплоёмкость С, Дж/кг с |
|||||||
|
8 |
0.4*1.4*6.0 |
20 |
95 |
120 150 |
2200 |
1.41 |
834 |
5 10 15 20 25 |
1.1 Определение критерия Био
Определим критерий Bi. Для этого найдем критерий Рейнольдса Re, критерий Нуссельта Nu и коэффициент теплоотдачи б.
Критерий Рейнольдса Re находим по формуле:
, (1.1)
где w - скорость потока воздуха, м/с;
l - высота плоской стенки, м;
м2/с - коэффициент кинематической вязкости при t=120°C
м2/с - коэффициент кинематической вязкости при t=150°C.
Средний критерий Нуссельта находим по формуле:
, (1.2)
где - критерий Рейнольдса;
=1,09 - критерий Прандтля при t=120°C;
=1,16 - критерий Прандтля при t=150°C;
=0,684 - критерий Прандтля.
Средний коэффициент теплоотдачи от потока пара к поверхности плоской стенки находим по формуле, Вт/(м2·К):
, (1.3)
где - средний критерий Нуссельта;
=2,593·10-2 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности при t=120°C;
=2,884·10-2 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности при t=150°C;
l - длина ребра, м.
Сведём расчеты в таблицу.
Таблица 1.2 - Расчёт Re, и
|
W |
tП =120оС |
tП=150оС |
|||||
|
Re · 106 |
, Вт/(м2·К) |
Re 106 |
·104, |
, Вт/(м2·К) |
|||
|
5 |
2.61 |
5878.10 |
25.403 |
5.50 |
1.113 |
53.418 |
|
|
10 |
5.23 |
10234.37 |
44.229 |
11.00 |
1.934 |
93.007 |
|
|
15 |
7.85 |
14155.79 |
61.176 |
16.51 |
2.676 |
128.644 |
|
|
20 |
10.47 |
17819.07 |
77.008 |
22.01 |
3.368 |
161.935 |
|
|
25 |
13.08 |
21301.64 |
92.058 |
27.52 |
4.027 |
193.583 |
Рассчитываем критерий Био по формуле:
(1.4)
где - средний коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К); S - толщина плиты, м; - коэффициент теплопроводности материала плиты, Вт/(м·К).
Таблица 1.3 - Расчёт критерия Био Bi
|
w |
Bi |
||
|
tП =120оС |
tП =150 оС |
||
|
5 |
3.603 |
7.577 |
|
|
10 |
6.273 |
13.192 |
|
|
15 |
8.677 |
18.247 |
|
|
20 |
10.923 |
22.969 |
|
|
25 |
13.057 |
27.458 |
1.2 Расчёт времени нагрева ф и критерия Фурье Fo
Исходя из критерия Био, находим значения дi из трансцендентального уравнения (1.5).
. (1.5)
Таблица 1.4 - Расчет дi
|
tП, оС |
Bi |
д1 |
д2 |
д3 |
д4 |
д5 |
|
|
120 |
3,603 |
1,239479 |
3,888884 |
6,772161 |
9,777846 |
12,83996 |
|
|
6,273 |
1,357677 |
4,130169 |
6,9924 |
9,985715 |
13,01553 |
||
|
8,677 |
1,409744 |
4,256372 |
7,163847 |
10,13295 |
13,14965 |
||
|
10,923 |
1,439737 |
4,334619 |
7,26694 |
10,24233 |
13,2556 |
||
|
13,057 |
1,4289 |
4,3058 |
7,2281 |
10,2003 |
13,2142 |
||
|
150 |
7,577 |
1,389438 |
4,205651 |
7,101068 |
10,06985 |
13,09104 |
|
|
13,192 |
1,460535 |
4,391077 |
7,345904 |
10,33119 |
13,34599 |
||
|
18,247 |
1,489357 |
4,472041 |
7,465625 |
10,47449 |
13,5002 |
||
|
22,969 |
1,505354 |
4,518169 |
7,536929 |
10,5645 |
13,60252 |
||
|
27,458 |
1,515655 |
4,54823 |
7,584483 |
10,62633 |
13,6751 |
Из уравнения (1.6) находим время нагрева ф и критерий Фурье Fo:
, (1.6)
где - температура на поверхности плиты, , оС;
при tП = 120 оС: оС,
при tП = 150 оС: оС;
- начальный температурный напор, , оС;
при tП = 120 оС: оС,
при tП = 150 оС: оС;
Fo - критерий Фурье:
(1.7)
где - коэффициент температуропроводности:
(1.8)
Сведём расчёты в таблицу.
Таблица 1.5 - Расчет времени ф и критерия Фурье Fo
|
w, м/с |
tП = 120 оС |
tП = 150 оС |
|||
|
Fo |
ф, с |
Fo |
ф, с |
||
|
5 |
0.307732 |
16196.42 |
0.017835 |
938.6708 |
|
|
10 |
0.106724 |
5617.052 |
0.004835 |
254.4644 |
|
|
15 |
0.055591 |
2925.818 |
0.000581 |
30.58334 |
|
|
20 |
0.035247 |
1855.117 |
- |
- |
|
|
25 |
0.041995 |
2210.239 |
- |
- |
1.3 Расчёт температурного поля
Рассчитываем температурное поле:
; (1.9)
. (1.10)
Таблица 1.6 - Расчет tХ
|
tП, оС |
w, м/с |
tХ, оС |
|||||
|
х= 0 % |
х=25% |
х = 50% |
х =75% |
х = 100% |
|||
|
120 |
5 |
56,673 |
54,106 |
46,63 |
34,91 |
20 |
|
|
10 |
81,744 |
77,743 |
65,688 |
45,9 |
20 |
||
|
15 |
94,407 |
92,826 |
84,718 |
61,77 |
20 |
||
|
20 |
95,02 |
94,974 |
94,13 |
80,619 |
20 |
||
|
25 |
95,346 |
94,768 |
94,865 |
90,211 |
20 |
||
|
150 |
5 |
125 |
124,923 |
123,177 |
107,34 |
50 |
|
|
10 |
125,491 |
124,665 |
124,838 |
122,787 |
50 |
||
|
15 |
130,398 |
120,513 |
126,3 |
132,047 |
50 |
||
|
20 |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
25 |
- |
- |
- |
- |
- |
1.4 Расчёт количества тепла , подведённого к единице площади поверхности за время ф с обеих сторон плиты
Количество тепла , подведённое к единице площади поверхности за время ф с обеих сторон плиты, кДж/м2:
; (1.11)
где - количество тепла, подведённое через единицу площади поверхности при её нагреве от начальной температуры до температуры, равной температуре потока пара, кДж/м2:
, (1.12)
где с - плотность плиты, кг/м3;
с - теплоёмкость плиты, Дж/м·К;
, оС;
при tП = 120 оС: оС;
при tП = 150 оС: оС.
Таблица 1.7 - Расчёт количество тепла
|
w |
, МДж/м2 |
||
|
tП =120оС |
tП =150 оС |
||
|
5 |
76,6 |
17,04 |
|
|
10 |
4,5 |
7,2 |
|
|
15 |
3,2 |
1,1 |
|
|
20 |
2,5 |
- |
|
|
25 |
2,8 |
- |
Рисунок 1.3 температурное поле при 120 С
Рисунок 1.4 температурное поле при 150 С
В ходе решения этой задачи я выяснил, что чем больше температура насыщенного пара, тем меньше время процесса нагрева и меньше критерий Фурье. Из графиков зависимости распределения температуры от скорости движения пара видно, что с увеличением скорости движения пара равномерность прогрева уменьшается, а коэффициент теплоотдачи увеличивается, то есть успевают прогреваться поверхностные слои плиты. В этой задаче мы показали, что изменение температуры по сечению плиты зависит от критерия Био; также мы определили расход теплоты на единицу объема плиты и выяснили, что чем больше скорость потока воздуха, тем больше расход теплоты.
2. Передача теплоты через оребренную поверхность плоской стенки
Задание. Исследовать эффективность оребрения поверхности плоской стенки в зависимости от высоты ребра h и теплопроводных свойств его материала при граничных условиях третьего ряда.
Плоская стенка с размерами по высоте 800 мм и ширине 1000 мм оребрена продольными ребрами прямоугольного сечения. По ширине стенки размещено 50 ребер. Для оптимального размера ребра выполнить расчеты распределения температуры, определить плотность теплового потока, передаваемого ребром, оценить вклад отвода теплоты к окружающему воздуху оребренной поверхностью стенки по сравнению с неоребренной. Данные к заданию приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
|
Вариант |
Размеры ребра, мм |
Температура, оС |
Скорость движения воздуха, w, м/с |
|||
|
высота h |
толщина д |
окружающего воздуха tв |
у основания ребра t0 |
|||
|
8 |
10, 20, 30, 40, 50 |
3,0 |
30 |
110 |
2, 6, 12, 20 |
В условиях стационарной теплопроводности ребра третьего рода распределение температуры в нем для одномерной задачи описывается дифференциальным уравнением: теплообмен конвективный пар
,(2.1)
где И = t - tж - разность между текущей температурой на поверхности ребра и температурой на поверхности ребра и температурой окружающей среды;
m - параметр ребра, 1/м
, (2.2)
где u =2(д+l) - периметр ребра;
л - коэффициент теплопроводности материала ребра, Вт/м•К;
f - площадь сечения ребра, м2;
б - коэффициент теплообмена между поверхностью ребра и воздухом, Вт/м2•К.
Для данной задачи имеем:
л = 370 Вт/м·К - коэффициент теплопроводности для меди;
л = 100 Вт/м·К - коэффициент теплопроводности для латуни;
л = 46 Вт/м·К - коэффициент теплопроводности для стали.
Параметр б рассчитаем по следующей формуле:
,(2.3)
где =2,67·10-2 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности воздуха при заданной температуре.
Для нахождения коэффициента теплоотдачи воздуха нам нужно вычислить :
1) критерий Рейнольдса
, (2.4)
где l - высота плиты, т.к. нагретый воздух поднимается снизу вверх вдоль рёбер
н - коэффициент кинематической вязкости, равный 15,06•10-6 м2/с.
2) критерий Нуссельта для вынужденной конвекции
, (2.5)
где =0,703 - критерий Прандтля;
=0,684 - критерий Прандтля.
3) критерий Грасгофа для случая естественной конвекции
, (2.6)
где в=1/273 - температурный коэффициент объёмного расширения воздуха
h - высота стенки
4) критерий Нуссельта для случая естественной конвекции
(2.7)
при
Таблица 2.2 Полученные значения коэффициентов
|
w |
Re |
Nu |
б |
|
|
0 |
0 |
230,9254237 |
7,707136017 |
|
|
2 |
106241,6999 |
336,0495578 |
11,21565399 |
|
|
6 |
318725,0996 |
809,2828406 |
27,00981481 |
|
|
12 |
637450,1992 |
1409,043266 |
47,02681899 |
|
|
20 |
1062416,999 |
2120,329366 |
70,7659926 |
Таблица 2.3 Значения параметра m
|
w |
m стали |
m меди |
m латуни |
|
|
0 |
18,316979 |
6,458503691 |
12,4231799 |
|
|
2 |
22,096305 |
7,79108068 |
14,98644291 |
|
|
6 |
34,290052 |
12,09055407 |
23,2566451 |
|
|
12 |
45,245996 |
15,95358174 |
30,68732719 |
|
|
20 |
55,503408 |
19,57030985 |
37,64424261 |
Теперь можно найти температурный напор по высоте ребра по формуле:
(2.8)
где и0 - температурный напор у основания ребра
Преобразовав полученные значения температурного напора в изменение температуры по высоте ребра, получим значения, представленные в таблице.
Таблица 2.4 - Значение температуры ребра 0,01 м
|
X |
t, C, при w=0 м/с |
t, C, при w=2 м/с |
t, C, при w=6 м/с |
t, C, при w=12 м/с |
t, C, при w=20 м/с |
|
|
Сталь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,0025 |
109,203 |
108,846 |
107,288 |
105,419 |
103,339 |
|
|
0,005 |
108,634 |
108,024 |
105,365 |
102,187 |
98,671 |
|
|
0,0075 |
108,294 |
107,532 |
104,217 |
100,265 |
95,905 |
|
|
0,01 |
108,180 |
107,368 |
103,835 |
99,627 |
94,989 |
|
|
Медь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,0025 |
109,900 |
109,854 |
109,650 |
109,393 |
109,091 |
|
|
0,005 |
109,828 |
109,750 |
109,400 |
108,961 |
108,444 |
|
|
0,0075 |
109,785 |
109,688 |
109,251 |
108,701 |
108,056 |
|
|
0,01 |
108,892 |
108,609 |
107,575 |
106,491 |
105,350 |
|
|
Латунь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,0025 |
109,631 |
109,464 |
108,724 |
107,810 |
106,759 |
|
|
0,005 |
109,367 |
109,082 |
107,816 |
106,255 |
104,465 |
|
|
0,0075 |
109,209 |
108,853 |
107,272 |
105,326 |
103,096 |
|
|
0,01 |
109,157 |
108,776 |
107,091 |
105,016 |
102,641 |
Таблица 2.5 - Значение температуры ребра 0,02 м
|
X |
t, C, при w=0 м/с |
t, C, при w=2 м/с |
t, C, при w=6 м/с |
t, C, при w=12 м/с |
t, C, при w=20 м/с |
|
|
Сталь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,005 |
106,923 |
105,615 |
100,339 |
94,789 |
89,401 |
|
|
0,01 |
104,743 |
102,521 |
93,635 |
84,451 |
75,731 |
|
|
0,015 |
103,442 |
100,680 |
89,689 |
78,453 |
67,931 |
|
|
0,02 |
103,010 |
100,068 |
88,387 |
76,487 |
65,396 |
|
|
Медь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,005 |
109,601 |
109,421 |
108,623 |
107,639 |
106,510 |
|
|
0,01 |
109,316 |
109,008 |
107,643 |
105,963 |
104,041 |
|
|
0,015 |
109,146 |
108,760 |
107,056 |
104,962 |
102,569 |
|
|
0,02 |
109,089 |
108,678 |
106,861 |
104,629 |
102,080 |
|
|
Латунь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,005 |
108,548 |
107,908 |
105,177 |
102,033 |
98,690 |
|
|
0,01 |
107,514 |
106,421 |
101,778 |
96,473 |
90,887 |
|
|
0,015 |
106,896 |
105,533 |
99,757 |
93,188 |
86,314 |
|
|
0,02 |
106,690 |
105,237 |
99,087 |
92,102 |
84,807 |
Таблица 2.6 - значение температуры ребра 0,03 м
|
X |
t, C, при w=0 м/с |
t, C, при w=2 м/с |
t, C, при w=6 м/с |
t, C, при w=12 м/с |
t, C, при w=20 м/с |
|
|
Сталь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,0075 |
106,923 |
105,615 |
100,339 |
94,789 |
89,401 |
|
|
0,015 |
104,743 |
102,521 |
93,635 |
84,451 |
75,731 |
|
|
0,0225 |
103,442 |
100,680 |
89,689 |
78,453 |
67,931 |
|
|
0,03 |
103,010 |
100,068 |
88,387 |
76,487 |
65,396 |
|
|
Медь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,0075 |
109,109 |
108,711 |
106,981 |
104,916 |
102,635 |
|
|
0,015 |
105,662 |
104,379 |
99,482 |
94,280 |
88,931 |
|
|
0,0225 |
108,094 |
108,094 |
103,565 |
99,207 |
94,438 |
|
|
0,03 |
107,967 |
107,062 |
103,141 |
98,501 |
93,430 |
|
|
Латунь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,0075 |
106,820 |
105,472 |
100,051 |
94,379 |
88,897 |
|
|
0,015 |
104,569 |
102,279 |
93,154 |
83,779 |
74,928 |
|
|
0,0225 |
103,225 |
100,379 |
89,098 |
77,636 |
66,971 |
|
|
0,03 |
102,779 |
99,748 |
87,759 |
75,624 |
64,387 |
Таблица 2.7 - Значение температуры ребра 0,04 м
|
X |
t, C, при w=0 м/с |
t, C, при w=2 м/с |
t, C, при w=6 м/с |
t, C, при w=12 м/с |
t, C, при w=20 м/с |
|
|
Сталь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,01 |
106,923 |
105,615 |
100,339 |
94,789 |
89,401 |
|
|
0,02 |
104,743 |
102,521 |
93,635 |
84,451 |
75,731 |
|
|
0,03 |
103,442 |
100,680 |
89,689 |
78,453 |
67,931 |
|
|
0,04 |
103,010 |
100,068 |
88,387 |
76,487 |
65,396 |
|
|
Медь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,01 |
108,433 |
107,744 |
104,817 |
101,470 |
97,937 |
|
|
0,02 |
107,318 |
106,142 |
101,168 |
95,527 |
89,638 |
|
|
0,03 |
106,651 |
106,651 |
99,000 |
92,021 |
84,782 |
|
|
0,04 |
106,429 |
104,866 |
98,281 |
90,863 |
83,184 |
|
|
Латунь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,01 |
104,552 |
102,357 |
94,126 |
86,355 |
79,470 |
|
|
0,02 |
100,719 |
97,018 |
83,366 |
70,905 |
60,335 |
|
|
0,03 |
98,443 |
93,862 |
77,135 |
62,186 |
49,852 |
|
|
0,04 |
97,688 |
92,818 |
75,095 |
59,368 |
46,517 |
Таблица 2.8 - Значение температуры ребра 0,05 м
|
X |
t, C, при w=0 м/с |
t, C, при w=2 м/с |
t, C, при w=6 м/с |
t, C, при w=12 м/с |
t, C, при w=20 м/с |
|
|
Сталь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,0125 |
106,923 |
105,615 |
100,339 |
94,789 |
89,401 |
|
|
0,025 |
104,743 |
102,521 |
93,635 |
84,451 |
75,731 |
|
|
0,0375 |
103,442 |
100,680 |
89,689 |
78,453 |
67,931 |
|
|
0,05 |
103,010 |
100,068 |
88,387 |
76,487 |
65,396 |
|
|
Медь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,013 |
107,584 |
106,542 |
102,243 |
97,560 |
92,858 |
|
|
0,025 |
105,869 |
104,095 |
96,825 |
89,013 |
81,301 |
|
|
0,038 |
104,844 |
104,844 |
93,624 |
84,017 |
74,634 |
|
|
0,05 |
104,504 |
102,151 |
92,565 |
82,374 |
72,455 |
|
|
Латунь |
||||||
|
0 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
110,000 |
|
|
0,013 |
101,863 |
98,779 |
88,025 |
78,796 |
71,145 |
|
|
0,025 |
96,187 |
91,035 |
73,541 |
59,329 |
48,336 |
|
|
0,038 |
92,836 |
86,495 |
65,316 |
48,699 |
36,428 |
|
|
0,05 |
91,728 |
84,999 |
62,650 |
45,324 |
32,737 |
Тепловой поток, передаваемый через основание ребра, определяется по выражению:
(2.9)
Таблица 2.9 - Тепловой поток, передаваемый через основание ребра
|
w, м/с |
Q, Вт при h=0,01м |
Q, Вт при h=0,02м |
Q, Вт при h=0,03м |
Q, Вт при h=0,04м |
Q, Вт при h=0,05м |
|
|
сталь |
||||||
|
0 |
13,431634 |
26,0097649 |
37,084867 |
46,3198405 |
53,677167 |
|
|
2 |
19,448725 |
37,1414645 |
51,903893 |
63,3584166 |
71,755422 |
|
|
6 |
45,814963 |
82,6282018 |
107,35087 |
122,018474 |
130,08878 |
|
|
12 |
77,643218 |
131,631324 |
160,4049 |
173,597909 |
179,22789 |
|
|
20 |
113,30133 |
180,660377 |
209,15282 |
219,440431 |
222,9383 |
|
|
медь |
||||||
|
0 |
108,03706 |
209,208979 |
298,29133 |
372,57263 |
431,75113 |
|
|
2 |
156,4354 |
298,746562 |
417,48783 |
509,622047 |
577,16318 |
|
|
6 |
368,51166 |
664,618145 |
863,47436 |
981,452946 |
1046,3663 |
|
|
12 |
624,52153 |
1058,77369 |
1290,2134 |
1396,33101 |
1441,6157 |
|
|
20 |
911,33682 |
1453,13782 |
1682,3162 |
1765,06434 |
1793,1994 |
|
|
латунь |
||||||
|
0 |
29,199205 |
56,5429672 |
80,619277 |
100,695305 |
116,68949 |
|
|
2 |
42,279837 |
80,7423141 |
112,83455 |
137,735688 |
155,99005 |
|
|
6 |
99,597745 |
179,626526 |
233,37145 |
265,257553 |
282,8017 |
|
|
12 |
168,7896 |
286,155052 |
348,70631 |
377,38676 |
389,62586 |
|
|
20 |
246,30725 |
392,73995 |
454,68005 |
477,044415 |
484,64848 |
Максимальный тепловой поток, передаваемый ребром, при абсолютной теплопроводности материала ребра (л= ) и при температуре по всей поверхности ребра, равной температуре в его основании, определяется по формуле:
(2.10)
Таблица 2.10 - Максимальный тепловой поток, передаваемый ребром при абсолютной теплопроводимости материала ребра
|
w, м/с |
Q, Вт при h=0,01м |
Q, Вт при h=0,02м |
Q, Вт при h=0,03м |
Q, Вт при h=0,04м |
Q, Вт при h=0,05м |
|
|
0 |
13,581515 |
27,1630302 |
40,744545 |
54,3260604 |
67,907575 |
|
|
2 |
19,764225 |
39,5284509 |
59,292676 |
79,0569019 |
98,821127 |
|
|
6 |
47,596696 |
95,1933913 |
142,79009 |
190,386783 |
237,98348 |
|
|
12 |
82,87066 |
165,741321 |
248,61198 |
331,482642 |
414,3533 |
|
|
20 |
124,70383 |
249,407664 |
374,1115 |
498,815329 |
623,51916 |
Тогда отношение действительного теплового потока к максимальному оценивается коэффициентом эффективности продольного ребра прямоугольного сечения:
(2.11)
Таблица 2.11 - Коэффициент эффективности ребра
|
w,м/с |
E, при h=0,01 |
E, при h=0,02 |
E, при h=0,03 |
E, при h=0,04 |
E, при h=0,05 |
|
|
сталь |
||||||
|
0 |
0,9889644 |
0,95754283 |
0,9101799 |
0,85262653 |
0,7904445 |
|
|
2 |
0,9840368 |
0,93961346 |
0,8753845 |
0,80142802 |
0,7261142 |
|
|
6 |
0,962566 |
0,86800355 |
0,751809 |
0,64089782 |
0,5466295 |
|
|
12 |
0,9369205 |
0,79419739 |
0,6452018 |
0,52370136 |
0,4325485 |
|
|
20 |
0,9085634 |
0,72435776 |
0,5590655 |
0,43992319 |
0,3575484 |
|
|
медь |
||||||
|
0 |
0,9986119 |
0,99447523 |
0,9876714 |
0,97833173 |
0,966631 |
|
|
2 |
0,9979815 |
0,99198438 |
0,982179 |
0,96883628 |
0,9523087 |
|
|
6 |
0,9951556 |
0,98095447 |
0,9583367 |
0,92869976 |
0,8936953 |
|
|
12 |
0,9916016 |
0,96739169 |
0,9300475 |
0,88324053 |
0,8308319 |
|
|
20 |
0,987426 |
0,95188034 |
0,8990036 |
0,83585542 |
0,7689429 |
|
|
латунь |
||||||
|
0 |
0,994887 |
0,97991771 |
0,956135 |
0,92507943 |
0,8885559 |
|
|
2 |
0,9925802 |
0,97109255 |
0,9376577 |
0,89524843 |
0,8470914 |
|
|
6 |
0,9823526 |
0,93362223 |
0,8641336 |
0,78549356 |
0,706861 |
|
|
12 |
0,9697486 |
0,89085473 |
0,7888061 |
0,68582922 |
0,5938405 |
|
|
20 |
0,955296 |
0,84590208 |
0,7179397 |
0,60180879 |
0,5072162 |
Эффективность оребрения стенки можно оценить, вычислив вклад отвода теплоты к окружающему воздуху оребрённой поверхности стенки по сравнению с неоребрённой.
Для этого надо сначала найти тепловой поток ребристой стенки:
(2.12)
После подстановки известных значений можно упростить:
(2.13)
Тепловой поток, отводимый от неоребрённой стенки можно вычислить по формуле:
(2.14)
После упрощения получим:
(2.15)
Тогда коэффициент, учитывающий отношение теплоты, отведённой к окружающему воздуху оребрённой поверхности стенки по сравнению с неоребрённой, вычисляется по формуле:
(2.16)
Таблица 2.12 - Коэффициент эффективности оребрения плоской стенки
|
w,м/с |
K, при h=0,01 |
K, при h=0,02 |
K, при h=0,03 |
K, при h=0,04 |
K, при h=0,05 |
|
|
Сталь |
||||||
|
0 |
2,4375025 |
3,83000338 |
5,0561069 |
6,07849309 |
6,8930087 |
|
|
2 |
2,4300936 |
3,77608675 |
4,8991535 |
5,77056813 |
6,4093789 |
|
|
6 |
2,3978105 |
3,56074379 |
4,3417349 |
4,80508581 |
5,0600275 |
|
|
12 |
2,3592502 |
3,33879631 |
3,8608566 |
4,10022707 |
4,202376 |
|
|
20 |
2,316613 |
3,12877687 |
3,472317 |
3,59635716 |
3,6385318 |
|
|
Медь |
||||||
|
0 |
2,4520084 |
3,94106528 |
5,4056516 |
6,83452617 |
8,2175645 |
|
|
2 |
2,4510606 |
3,93357488 |
5,3808769 |
6,77741736 |
8,1098908 |
|
|
6 |
2,4468116 |
3,90040608 |
5,2733302 |
6,53602291 |
7,6692397 |
|
|
12 |
2,4414679 |
3,85962053 |
5,1457246 |
6,26261592 |
7,1966383 |
|
|
20 |
2,4351895 |
3,81297532 |
5,0056934 |
5,97762603 |
6,7313618 |
|
|
латунь |
||||||
|
0 |
2,4464078 |
3,89728837 |
5,2633985 |
6,51424907 |
7,6306022 |
|
|
2 |
2,4429393 |
3,87074964 |
5,1800524 |
6,33483542 |
7,3188761 |
|
|
6 |
2,4275613 |
3,75807012 |
4,8484032 |
5,67473294 |
6,2646349 |
|
|
12 |
2,4086101 |
3,62946109 |
4,5086196 |
5,07531829 |
5,4149559 |
|
|
20 |
2,3868793 |
3,49428096 |
4,1889591 |
4,56999132 |
4,7637217 |
При обтекании плоской стенки потоком воздуха у поверхности стенки образуется гидродинамический пограничный слой. Скорость потока воздуха в этом слое изменяется от 0 до скорости невозмущённого потока. Течение жидкости в пограничном слое может быть как ламинарным, так и турбулентным. При ламинарном течении воздух движется «слоями», не смешивающимися между собой, струйками. При турбулентном же режиме возникают завихрения в потоке, что приводит к перемешиванию слоёв жидкости. Таким образом, в гидродинамическом слое у поверхности плиты вначале развивается ламинарный режим, впоследствии переходящий в турбулентный. Этот переход происходит на интервале определённой длины, а не в какой-то точке слоя. Однако даже при развитом турбулентном режиме у самой поверхности плиты образуется тонкий подслой, движение жидкости в котором подчиняется ламинарному режиму.
В гидродинамическом слое, образующемся у поверхности плиты, изменяется не только скорость потока, но и температура от значения на стенке до значения воздуха вдали от поверхности плиты. Надо сказать, что при ламинарном режиме течения температура в пограничном слое по мере отдаления от плиты уменьшается, теплообмен осуществляется за счёт теплопроводности от слоя к слою и к стенке. Турбулентный же режим отличается тем, что при смешении слоёв их температура уравновешивается и теплообмен происходит конвекцией.
Наличие рёбер на плите вносит свои коррективы в процесс теплообмена.
Рассмотрим распределение температуры по высоте ребра.
По мере отдаления от основания ребра к вершине температура начинает снижаться. Тепло в ребре передаётся теплопроводностью. При скоростях 0 и 2 м/с развивается ламинарный режим течения потока воздуха, а при скоростях в 6,12 и 20 м/с ламинарный режим переходит в турбулентный. Этот переход заметен на графиках, так как при турбулентном режиме на теплообмен значительное влияние оказывает скорость потока. В этом режиме слой воздуха, нагреваемый у поверхности стенки и рёбер, перемешивается и сносится холодным набегающим потоком. Интенсивность теплообмена при этом прямопропорциональна скорости потока.
Увеличение высоты ребра приводит к увеличению перепада температур у основания ребра и на вершине. Это можно объяснить тем, что увеличивая высоту ребра, увеличивается и площадь поверхности теплообмена, то есть большее количество тепла отводится от поверхности ребра набегающим потоком.
Материал ребра также влияет на процесс теплообмена. Так как тепло в ребре распространяется теплопроводностью, то вещество, имеющее больший коэффициент теплопроводности, будет лучше проводить тепло от основания ребра к вершине ,и как следствие, перепад температур будет меньше, чем для веществ с большим л. Наибольшим коэффициентом теплопроводности обладает медь л=370 Вт/м*К, у латуни л=100 Вт/м*К, а у стали л=46 Вт/м*К. Из полученных графиков видно, что перепад температур при высоте ребра 50 мм и скорости потока 20 м/с в меди составляет 20 градусов, у латуни 40, а у стали 50.
Рисунок 2.1 - Распределение температуры в ребре, выполненного из стали, высотой 0,01 м
Рисунок 2.2 - Распределение температуры в ребре, выполненного из меди, высотой 0,01 м
Рисунок 2.3 - Распределение температуры в ребре, выполненного из латуни, высотой 0,01 м
Рисунок 2.4 - Распределение температуры в ребре, выполненного из стали, высотой 0,02 м
Рисунок 2.5 - Распределение температуры в ребре, выполненного из меди, высотой 0,02 м
Рисунок 2.6 - Распределение температуры в ребре, выполненного из латуни, высотой 0,02 м
Рисунок 2.7 - Распределение температуры в ребре, выполненного из стали, высотой 0,03м
Рисунок 2.8 - Распределение температуры в ребре, выполненного из меди, высотой 0,03 м
Рисунок 2.9 - Распределение температуры в ребре, выполненного из латуни, высотой 0,03 м
Рисунок 2.10 - Распределение температуры в ребре, выполненного из стали, высотой 0,04 м
Рисунок 2.11 - Распределение температуры в ребре, выполненного из меди, высотой 0,04 м
Рисунок 2.12 - Распределение температуры в ребре, выполненного из латуни, высотой 0,04 м
Рисунок 2.13 - Распределение температуры в ребре, выполненного из стали, высотой 0,05 м
Рисунок 2.14 - Распределение температуры в ребре, выполненного из меди, высотой 0,05 м
Рисунок 2.15 - Распределение температуры в ребре, выполненного из латуни, высотой 0,05 м
Тепловой поток, передаваемый через основание ребра, зависит от коэффициента теплопроводности материала ребра, то есть чем выше этот коэффициент, тем лучше материал проводит подведённое тепло. Однако при различных режимах течения потока воздуха, на количество подводимого тепла влияет скорость потока и высота ребра. При ламинарном режиме прогретый слой теплопроводностью передаёт тепло другому слою и так происходит нагрев воздушного потока, при турбулентном же режиме, тепло прогретого нижнего слоя вихревыми потоками смешивается с другими слоями и отвод тепла идёт интенсивно. Увеличение высоты ребра лишь улучшает отвод тепла за счёт увеличения общей теплообменной поверхности.
Увеличение высоты ребра приводит к тому, что влияние скорости потока на максимальный тепловой поток, передаваемый ребром, уменьшается.
Эффективность оребрения с увеличением высоты ребра уменьшается, аналогично влияние скорости теплового потока. Однако для материалов с большим коэффициентом теплопроводности эффективность оребрения уменьшается не так значительно. Поэтому для оребрения плоской стенки эффективнее использовать медные рёбра, однако с экономической точки зрения это не выгодно, так как медь дорогая. Наиболее дешёвым из рассматриваемых материалов является сталь, поэтому для отопления аудиторий, кабинетов, комнат чаще применяют стальные рёбра, хотя эффективность значительно ниже, чем для меди и латуни. Для комнатных условий, когда присутствует естественная циркуляция воздушного потока и нам необходимо нагреть комнату, целесообразнее и экономически выгоднее применять стальные рёбра с высотой 50 мм. В этом случае вклад оребрённой стенки по отношению к неоребрённой больше в 5 раз, для меди в 6 раз, а для латуни в 5,5. То есть это выгодно те только с экономической точки зрения, которая является определяющей при проектировании, но и с технической, так как эффективность находится на уровне с более дорогими медью и латунью.
3. Конвективный теплообмен при пленочной конденсации пара
Исследовать влияние параметров состояния пара, его скорости движения, диаметра трубки на коэффициент теплообмена при пленочной конденсации пара для вертикального и горизонтального расположения трубки.
В расчетах учесть коридорную и шахматную компоновку трубок в пучке, эффект от повышения давления пара, степень паросодержания и перегрева пара, зависимость физических параметров теплоносителя от температуры, содержание воздуха в паре, волновой характер течения конденсатной пленки, а также особенности теплообмена при вертикальном и горизонтальном расположении труб.
Оценить возможность применения конденсатоотводчиков на поверхности вертикально располагаемых трубок.
Рассчитать среднее значение коэффициентов теплообмена, потоки теплоты и количество конденсирующегося пара на поверхностях труб в пучке. Данные к заданию приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1. Исходные данные к выполнению задания по теме
|
Абсолютное давление пара p, МПа |
Степень паросодержания х |
Степень перенагрева пара (t-ts), oC |
Содержание воздуха в паре, % |
Скорость движения потока пара w, м/с |
Температурный напор Дt=ts-tc, оС |
Геометрические характеристики |
||||
|
d, мм |
l, м |
n0 |
np |
|||||||
|
0,008; 0,08; 0,8;8,0 |
0,6; 0,8; 1 |
10, 20, 30 |
2, 6, 10 |
5, 10 |
4, 6, 8, 10 |
16, 20 |
2, 4 |
100 |
10 |
Если пар соприкасается со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения ts, то он конденсируется и конденсат оседает на стенке.
Конденсация может быть капельная, когда конденсат оседает на поверхности в виде отдельных капель, пленочная, когда на поверхности образуется сплошная пленка жидкости, и объемная - в виде отдельных капель внутри объема пара или парогазовой смеси за счет перенасыщения пара (его плотность больше плотности насыщенного пара).
Средняя величина коэффициента теплообмена при конденсации сухого насыщенного пара на вертикальной стенке высотой h для ламинарного движения конденсатной пленки определяется по формуле:
(3.1)
где л - коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/м•К;
с' и с'' - соответственно плотность жидкости и сухого насыщенного пара, кг/м3;
r - удельная теплота фазового перехода, Дж/кг;
н - коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с;
h - высота вертикальной стенки, м;
tc - температура стенки, оС;
бх - локальный коэффициент теплообмена, Вт/м2•К.
Формулу (3.1), используя некоторые критерии, можно представить в следующем виде:
Nu=0,943(ArPrKa)0,25(3.2)
Nu=0,728(ArPrKa)0,25, (3.3)
где Nu - критерий Нуссельта,
Ar - Архимеда,
Pr - Прандтля,
Ka - Кутателадзе.
Далее рассмотрим факторы, влияющие на теплообмен при конденсации пара.
Влияние давления пара.
Формулы (3.2) и (3.3) получены для условий теплообмена в процессе конденсации неподвижного сухого пара при больших давлениях, когда плотность пара соизмерима с плотностью конденсата. При малых давлениях (p<0,1 МПа) плотность пара с'' по сравнению с плотностью конденсата ничтожно мала и поэтому множитель приближается к единице. Тогда в формулах (2) и (3) вместо критерия Архимеда можно принять критерий Галилея (, или ). Следовательно, критерий Архимеда учитывает влияние повышения давления пара.
Таблица 3.2 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 0,008 МПа
|
Дt, OC |
Ga |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
1,91242E+14 |
143,6888136 |
17375,22725 |
5496,496695 |
|
|
6 |
1,91242E+14 |
95,79254238 |
15700,29016 |
4966,645427 |
|
|
8 |
1,91242E+14 |
71,84440678 |
14610,76631 |
4621,984368 |
|
|
10 |
1,91242E+14 |
57,47552543 |
13818,00964 |
4371,202933 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,52993E+15 |
143,6888136 |
29221,53262 |
4621,984368 |
|
|
6 |
1,52993E+15 |
95,79254238 |
26404,63543 |
4176,434335 |
|
|
8 |
1,52993E+15 |
71,84440678 |
24572,28203 |
3886,610086 |
|
|
10 |
1,52993E+15 |
57,47552543 |
23239,02955 |
3675,728876 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
143,6888136 |
464,7805909 |
18378,64438 |
|
|
6 |
97915780,45 |
95,79254238 |
419,9766732 |
16606,97989 |
|
|
8 |
97915780,45 |
71,84440678 |
390,8323328 |
15454,53618 |
|
|
10 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
14615,99791 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
143,6888136 |
464,7805909 |
14702,91551 |
|
|
6 |
97915780,45 |
95,79254238 |
419,9766732 |
13285,58391 |
|
|
8 |
97915780,45 |
71,84440678 |
390,8323328 |
12363,62894 |
|
|
10 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
11692,79833 |
Таблица 3.3 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 0,08 МПа
|
Дt, OC |
Ga |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
7,95544E+14 |
135,0470177 |
19990,97732 |
6764,365709 |
|
|
6 |
7,95544E+14 |
90,03134511 |
18063,88716 |
6112,294408 |
|
|
8 |
7,95544E+14 |
67,52350883 |
16810,34117 |
5688,130876 |
|
|
10 |
7,95544E+14 |
54,01880706 |
15898,23911 |
5379,502047 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
6,36436E+15 |
135,0470177 |
33620,68234 |
5688,130876 |
|
|
6 |
6,36436E+15 |
90,03134511 |
30379,71592 |
5139,806456 |
|
|
8 |
6,36436E+15 |
67,52350883 |
28271,51126 |
4783,128863 |
|
|
10 |
6,36436E+15 |
54,01880706 |
26737,54454 |
4523,603987 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
407318758,6 |
135,0470177 |
534,7508909 |
22618,01993 |
|
|
6 |
407318758,6 |
90,03134511 |
483,2019764 |
20437,68813 |
|
|
8 |
407318758,6 |
67,52350883 |
449,6701072 |
19019,41188 |
|
|
10 |
407318758,6 |
54,01880706 |
425,2717307 |
17987,4492 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
795544450,4 |
135,0470177 |
632,17021 |
21390,80257 |
|
|
6 |
795544450,4 |
90,03134511 |
571,2302683 |
19328,77206 |
|
|
8 |
795544450,4 |
67,52350883 |
531,5896634 |
17987,4492 |
|
|
10 |
795544450,4 |
54,01880706 |
502,7464636 |
17011,47915 |
Таблица 3.4 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 0,8 МПа
|
Дt, OC |
Ar |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
2,47929E+15 |
117,1509729 |
22039,2328 |
7459,338446 |
|
|
6 |
2,49085E+15 |
78,10064861 |
19937,85498 |
6748,111855 |
|
|
8 |
2,49085E+15 |
58,57548646 |
18554,26472 |
6279,825682 |
|
|
10 |
2,49085E+15 |
46,86038917 |
17547,54017 |
5939,092445 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,98343E+16 |
117,1509729 |
37065,42372 |
6272,530959 |
|
|
6 |
1,98343E+16 |
78,10064861 |
33492,39113 |
5667,871542 |
|
|
8 |
1,98343E+16 |
58,57548646 |
31168,18193 |
5274,548798 |
|
|
10 |
1,98343E+16 |
46,86038917 |
29477,04653 |
4988,360267 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
1269398176 |
117,1509729 |
589,5409306 |
24941,80134 |
|
|
6 |
1269398176 |
78,10064861 |
532,7103661 |
22537,46166 |
|
|
8 |
1269398176 |
58,57548646 |
495,7428552 |
20973,47133 |
|
|
10 |
1269398176 |
46,86038917 |
468,8446455 |
19835,48452 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
2479293313 |
117,1509729 |
696,9417354 |
23588,49933 |
|
|
6 |
2479293313 |
78,10064861 |
629,7579485 |
21314,61525 |
|
|
8 |
2479293313 |
58,57548646 |
586,0558069 |
19835,48452 |
|
|
10 |
2479293313 |
46,86038917 |
554,2573618 |
18759,24305 |
Таблица 3.5 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 8 МПа
|
Дt, OC |
Ar |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
4,99609E+15 |
64,18397744 |
21769,21994 |
6055,496443 |
|
|
6 |
5,30854E+15 |
42,78931829 |
19971,29515 |
5555,371626 |
|
|
8 |
5,30854E+15 |
32,09198872 |
18585,38431 |
5169,855829 |
|
|
10 |
5,30854E+15 |
25,67359098 |
17576,97126 |
4889,34777 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
3,3829E+29 |
64,18397744 |
62446421,21 |
8685292,412 |
|
|
6 |
3,3829E+29 |
42,78931829 |
56426711,32 |
7848047,625 |
|
|
8 |
3,3829E+29 |
32,09198872 |
52510971,74 |
7303431,254 |
|
|
10 |
3,3829E+29 |
25,67359098 |
49661810,9 |
6907158,826 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
2557997175 |
64,18397744 |
582,3181912 |
20247,77269 |
|
|
6 |
2557997175 |
42,78931829 |
526,1838843 |
18295,92797 |
|
|
8 |
2557997175 |
32,09198872 |
489,6692795 |
17026,27947 |
|
|
10 |
2557997175 |
25,67359098 |
463,1006123 |
16102,46094 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
4996088232 |
64,18397744 |
688,4031789 |
19149,16112 |
|
|
6 |
4996088232 |
42,78931829 |
622,0424918 |
17303,22036 |
|
|
8 |
4996088232 |
32,09198872 |
578,8757654 |
16102,46094 |
|
|
10 |
4996088232 |
25,67359098 |
547,4668978 |
15228,76732 |
Влияние сухости и перегрева пара.
Влияние этого фактора учитывается критерием Кутателадзе Ка. Для определения значения Ка для влажного пара нужно предыдущий коэффициент умножить на степень паросодержания x.
Таблица 3.6 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 0,008 МПа
|
Дt, OC |
Ga |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
x=0,6 |
|||||
|
p=0,008, МПа |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
1,91242E+14 |
86,21328814 |
15292,14144 |
4837,531253 |
|
|
6 |
1,91242E+14 |
57,47552543 |
13818,00964 |
4371,202933 |
|
|
8 |
1,91242E+14 |
43,10664407 |
12859,10691 |
4067,862689 |
|
|
10 |
1,91242E+14 |
34,48531526 |
12161,39246 |
3847,147005 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,52993E+15 |
86,21328814 |
25718,21383 |
4067,862689 |
|
|
6 |
1,52993E+15 |
57,47552543 |
23239,02955 |
3675,728876 |
|
|
8 |
1,52993E+15 |
43,10664407 |
21626,35382 |
3420,651153 |
|
|
10 |
1,52993E+15 |
34,48531526 |
20452,94266 |
3235,052125 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
86,21328814 |
409,0588531 |
16175,26063 |
|
|
6 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
14615,99791 |
|
|
8 |
97915780,45 |
43,10664407 |
343,9761232 |
13601,71868 |
|
|
10 |
97915780,45 |
34,48531526 |
325,3125322 |
12863,71131 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
86,21328814 |
409,0588531 |
12940,2085 |
|
|
6 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
11692,79833 |
|
|
8 |
97915780,45 |
43,10664407 |
343,9761232 |
10881,37494 |
|
|
10 |
97915780,45 |
34,48531526 |
325,3125322 |
10290,96905 |
|
|
x=0,8 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
1,91242E+14 |
114,9510509 |
16432,47538 |
5198,265629 |
|
|
6 |
1,91242E+14 |
76,6340339 |
14848,41768 |
4697,163237 |
|
|
8 |
1,91242E+14 |
57,47552543 |
13818,00964 |
4371,202933 |
|
|
10 |
1,91242E+14 |
45,98042034 |
13068,26667 |
4134,028495 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,52993E+15 |
114,9510509 |
27636,01928 |
4371,202933 |
|
|
6 |
1,52993E+15 |
76,6340339 |
24971,96239 |
3949,827728 |
|
|
8 |
1,52993E+15 |
57,47552543 |
23239,02955 |
3675,728876 |
|
|
10 |
1,52993E+15 |
45,98042034 |
21978,11719 |
3476,289742 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
114,9510509 |
439,5623439 |
17381,44871 |
|
|
6 |
97915780,45 |
76,6340339 |
397,1894147 |
15705,91188 |
|
|
8 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
14615,99791 |
|
|
10 |
97915780,45 |
45,98042034 |
349,5710656 |
13822,95738 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
114,9510509 |
439,5623439 |
13905,15897 |
|
|
6 |
97915780,45 |
76,6340339 |
397,1894147 |
12564,7295 |
|
|
8 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
11692,79833 |
|
|
10 |
97915780,45 |
45,98042034 |
349,5710656 |
11058,36591 |
|
|
x=1 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
1,91242E+14 |
143,6888136 |
17375,22725 |
5496,496695 |
|
|
6 |
1,91242E+14 |
95,79254238 |
15700,29016 |
4966,645427 |
|
|
8 |
1,91242E+14 |
71,84440678 |
14610,76631 |
4621,984368 |
|
|
10 |
1,91242E+14 |
57,47552543 |
13818,00964 |
4371,202933 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,52993E+15 |
143,6888136 |
29221,53262 |
4621,984368 |
|
|
6 |
1,52993E+15 |
95,79254238 |
26404,63543 |
4176,434335 |
|
|
8 |
1,52993E+15 |
71,84440678 |
24572,28203 |
3886,610086 |
|
|
10 |
1,52993E+15 |
57,47552543 |
23239,02955 |
3675,728876 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
143,6888136 |
464,7805909 |
18378,64438 |
|
|
6 |
97915780,45 |
95,79254238 |
419,9766732 |
16606,97989 |
|
|
8 |
97915780,45 |
71,84440678 |
390,8323328 |
15454,53618 |
|
|
10 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
14615,99791 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
97915780,45 |
143,6888136 |
464,7805909 |
14702,91551 |
|
|
6 |
97915780,45 |
95,79254238 |
419,9766732 |
13285,58391 |
|
|
8 |
97915780,45 |
71,84440678 |
390,8323328 |
12363,62894 |
|
|
10 |
97915780,45 |
57,47552543 |
369,6263993 |
11692,79833 |
Таблица 3.7 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 0,08 МПа
|
Дt, OC |
Ga |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
x=0,6 |
|||||
|
p=0,08, МПа |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
7,95544E+14 |
81,0282106 |
17594,29377 |
5953,397652 |
|
|
6 |
7,95544E+14 |
54,01880706 |
15898,23911 |
5379,502047 |
|
|
8 |
7,95544E+14 |
40,5141053 |
14794,97856 |
5006,190744 |
|
|
10 |
7,95544E+14 |
32,41128424 |
13992,22683 |
4734,562889 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
6,36436E+15 |
81,0282106 |
29589,95713 |
5006,190744 |
|
|
6 |
6,36436E+15 |
54,01880706 |
26737,54454 |
4523,603987 |
|
|
8 |
6,36436E+15 |
40,5141053 |
24882,08887 |
4209,687851 |
|
|
10 |
6,36436E+15 |
32,41128424 |
23532,02677 |
3981,276962 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
407318758,6 |
81,0282106 |
470,6405353 |
19906,38481 |
|
|
6 |
407318758,6 |
54,01880706 |
425,2717307 |
17987,4492 |
|
|
8 |
407318758,6 |
40,5141053 |
395,759939 |
16739,20763 |
|
|
10 |
407318758,6 |
32,41128424 |
374,2866415 |
15830,96515 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
795544450,4 |
81,0282106 |
556,3804214 |
18826,2964 |
|
|
6 |
795544450,4 |
54,01880706 |
502,7464636 |
17011,47915 |
|
|
8 |
795544450,4 |
40,5141053 |
467,8583019 |
15830,96515 |
|
|
10 |
795544450,4 |
32,41128424 |
442,4730632 |
14972,00246 |
|
|
x=0,8 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
7,95544E+14 |
108,0376141 |
18906,29906 |
6397,342109 |
|
|
6 |
7,95544E+14 |
72,02507609 |
17083,76971 |
5780,651148 |
|
|
8 |
7,95544E+14 |
54,01880706 |
15898,23911 |
5379,502047 |
|
|
10 |
7,95544E+14 |
43,21504565 |
15035,62623 |
5087,618921 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
6,36436E+15 |
108,0376141 |
31796,47821 |
5379,502047 |
|
|
6 |
6,36436E+15 |
72,02507609 |
28731,36142 |
4860,928828 |
|
|
8 |
6,36436E+15 |
54,01880706 |
26737,54454 |
4523,603987 |
|
|
10 |
6,36436E+15 |
43,21504565 |
25286,8084 |
4278,160513 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
407318758,6 |
108,0376141 |
505,736168 |
21390,80257 |
|
|
6 |
407318758,6 |
72,02507609 |
456,9842147 |
19328,77206 |
|
|
8 |
407318758,6 |
54,01880706 |
425,2717307 |
17987,4492 |
|
|
10 |
407318758,6 |
43,21504565 |
402,1971709 |
17011,47915 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
795544450,4 |
108,0376141 |
597,8696715 |
20230,17204 |
|
|
6 |
795544450,4 |
72,02507609 |
540,2362331 |
18280,02399 |
|
|
8 |
795544450,4 |
54,01880706 |
502,7464636 |
17011,47915 |
|
|
10 |
795544450,4 |
43,21504565 |
475,4682494 |
16088,46366 |
|
|
x=1 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
7,95544E+14 |
135,0470177 |
19990,97732 |
6764,365709 |
|
|
6 |
7,95544E+14 |
90,03134511 |
18063,88716 |
6112,294408 |
|
|
8 |
7,95544E+14 |
67,52350883 |
16810,34117 |
5688,130876 |
|
|
10 |
7,95544E+14 |
54,01880706 |
15898,23911 |
5379,502047 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
6,36436E+15 |
135,0470177 |
33620,68234 |
5688,130876 |
|
|
6 |
6,36436E+15 |
90,03134511 |
30379,71592 |
5139,806456 |
|
|
8 |
6,36436E+15 |
67,52350883 |
28271,51126 |
4783,128863 |
|
|
10 |
6,36436E+15 |
54,01880706 |
26737,54454 |
4523,603987 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
407318758,6 |
135,0470177 |
534,7508909 |
22618,01993 |
|
|
6 |
407318758,6 |
90,03134511 |
483,2019764 |
20437,68813 |
|
|
8 |
407318758,6 |
67,52350883 |
449,6701072 |
19019,41188 |
|
|
10 |
407318758,6 |
54,01880706 |
425,2717307 |
17987,4492 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
795544450,4 |
135,0470177 |
632,17021 |
21390,80257 |
|
|
6 |
795544450,4 |
90,03134511 |
571,2302683 |
19328,77206 |
|
|
8 |
795544450,4 |
67,52350883 |
531,5896634 |
17987,4492 |
|
|
10 |
795544450,4 |
54,01880706 |
502,7464636 |
17011,47915 |
Таблица 3.8 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 0,8 МПа
|
Дt, OC |
Ar |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
x=0,6 |
|||||
|
p=0,8, МПа |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
2,47929E+15 |
70,29058375 |
19396,98746 |
6565,051315 |
|
|
6 |
2,49085E+15 |
46,86038917 |
17547,54017 |
5939,092445 |
|
|
8 |
2,49085E+15 |
35,14529187 |
16329,82615 |
5526,948288 |
|
|
10 |
2,49085E+15 |
28,1162335 |
15443,79606 |
5227,064967 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,98343E+16 |
70,29058375 |
32621,71444 |
5520,528117 |
|
|
6 |
1,98343E+16 |
46,86038917 |
29477,04653 |
4988,360267 |
|
|
8 |
1,98343E+16 |
35,14529187 |
27431,48273 |
4642,192303 |
|
|
10 |
1,98343E+16 |
28,1162335 |
25943,09462 |
4390,314418 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
1269398176 |
70,29058375 |
518,8618923 |
21951,57209 |
|
|
6 |
1269398176 |
46,86038917 |
468,8446455 |
19835,48452 |
|
|
8 |
1269398176 |
35,14529187 |
436,3091053 |
18458,99828 |
|
|
10 |
1269398176 |
28,1162335 |
412,6356753 |
17457,44274 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
2479293313 |
70,29058375 |
613,3866011 |
20760,51511 |
|
|
6 |
2479293313 |
46,86038917 |
554,2573618 |
18759,24305 |
|
|
8 |
2479293313 |
35,14529187 |
515,7945941 |
17457,44274 |
|
|
10 |
2479293313 |
28,1162335 |
487,8084093 |
16510,22998 |
|
|
x=0,8 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
2,47929E+15 |
93,72077833 |
20843,41949 |
7054,606744 |
|
|
6 |
2,49085E+15 |
62,48051889 |
18856,05904 |
6381,970164 |
|
|
8 |
2,49085E+15 |
46,86038917 |
17547,54017 |
5939,092445 |
|
|
10 |
2,49085E+15 |
37,48831133 |
16595,43888 |
5616,846845 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,98343E+16 |
93,72077833 |
35054,31346 |
5932,193522 |
|
|
6 |
1,98343E+16 |
62,48051889 |
31675,14788 |
5360,341952 |
|
|
8 |
1,98343E+16 |
46,86038917 |
29477,04653 |
4988,360267 |
|
|
10 |
1,98343E+16 |
37,48831133 |
27877,66941 |
4717,699865 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
1269398176 |
93,72077833 |
557,5533883 |
23588,49933 |
|
|
6 |
1269398176 |
62,48051889 |
503,8063588 |
21314,61525 |
|
|
8 |
1269398176 |
46,86038917 |
468,8446455 |
19835,48452 |
|
|
10 |
1269398176 |
37,48831133 |
443,4058894 |
18759,24305 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
2479293313 |
93,72077833 |
659,1267982 |
22308,62531 |
|
|
6 |
2479293313 |
62,48051889 |
595,5882955 |
20158,11853 |
|
|
8 |
2479293313 |
46,86038917 |
554,2573618 |
18759,24305 |
|
|
10 |
2479293313 |
37,48831133 |
524,1842491 |
17741,39671 |
|
|
x=1 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
2,47929E+15 |
117,1509729 |
22039,2328 |
7459,338446 |
|
|
6 |
2,49085E+15 |
78,10064861 |
19937,85498 |
6748,111855 |
|
|
8 |
2,49085E+15 |
58,57548646 |
18554,26472 |
6279,825682 |
|
|
10 |
2,49085E+15 |
46,86038917 |
17547,54017 |
5939,092445 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
1,98343E+16 |
117,1509729 |
37065,42372 |
6272,530959 |
|
|
6 |
1,98343E+16 |
78,10064861 |
33492,39113 |
5667,871542 |
|
|
8 |
1,98343E+16 |
58,57548646 |
31168,18193 |
5274,548798 |
|
|
10 |
1,98343E+16 |
46,86038917 |
29477,04653 |
4988,360267 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
1269398176 |
117,1509729 |
589,5409306 |
24941,80134 |
|
|
6 |
1269398176 |
78,10064861 |
532,7103661 |
22537,46166 |
|
|
8 |
1269398176 |
58,57548646 |
495,7428552 |
20973,47133 |
|
|
10 |
1269398176 |
46,86038917 |
468,8446455 |
19835,48452 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
2479293313 |
117,1509729 |
696,9417354 |
23588,49933 |
|
|
6 |
2479293313 |
78,10064861 |
629,7579485 |
21314,61525 |
|
|
8 |
2479293313 |
58,57548646 |
586,0558069 |
19835,48452 |
|
|
10 |
2479293313 |
46,86038917 |
554,2573618 |
18759,24305 |
Таблица 3.9 Расчет критериев и коэффициента теплоотдачи при давлении 8 МПа
|
Дt, OC |
Ar |
Ka |
Nu |
б, Вт/м2•К |
|
|
x=0,6 |
|||||
|
p=8, МПа |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
4,99609E+15 |
38,51038647 |
19159,34597 |
5329,513491 |
|
|
6 |
4,99609E+15 |
25,67359098 |
17312,42341 |
4815,759069 |
|
|
8 |
4,99609E+15 |
19,25519323 |
16111,02534 |
4481,56879 |
|
|
10 |
4,99609E+15 |
15,40415459 |
15236,86703 |
4238,406078 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
3,99687E+16 |
38,51038647 |
32222,05069 |
4481,56879 |
|
|
6 |
3,99687E+16 |
25,67359098 |
29115,90956 |
4049,554538 |
|
|
8 |
3,99687E+16 |
19,25519323 |
27095,40692 |
3768,53513 |
|
|
10 |
3,99687E+16 |
15,40415459 |
25625,25373 |
3564,060478 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
2557997175 |
38,51038647 |
512,5050747 |
17820,30239 |
|
|
6 |
2557997175 |
25,67359098 |
463,1006123 |
16102,46094 |
|
|
8 |
2557997175 |
19,25519323 |
430,9636801 |
14985,0284 |
|
|
10 |
2557997175 |
15,40415459 |
407,5802842 |
14171,96487 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
4996088232 |
38,51038647 |
605,8717174 |
16853,40145 |
|
|
6 |
4996088232 |
25,67359098 |
547,4668978 |
15228,76732 |
|
|
8 |
4996088232 |
19,25519323 |
509,4753553 |
14171,96487 |
|
|
10 |
4996088232 |
15,40415459 |
481,8320422 |
13403,01686 |
|
|
x=0,8 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
4,99609E+15 |
51,34718195 |
20588,05709 |
5726,934949 |
|
|
6 |
4,99609E+15 |
34,23145464 |
18603,40964 |
5174,869894 |
|
|
8 |
4,99609E+15 |
25,67359098 |
17312,42341 |
4815,759069 |
|
|
10 |
4,99609E+15 |
20,53887278 |
16373,07917 |
4554,46373 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
3,99687E+16 |
51,34718195 |
34624,84681 |
4815,759069 |
|
|
6 |
3,99687E+16 |
34,23145464 |
31287,08095 |
4351,529544 |
|
|
8 |
3,99687E+16 |
25,67359098 |
29115,90956 |
4049,554538 |
|
|
10 |
3,99687E+16 |
20,53887278 |
27536,12716 |
3829,832224 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
2557997175 |
51,34718195 |
550,7225431 |
19149,16112 |
|
|
6 |
2557997175 |
34,23145464 |
497,6339934 |
17303,22036 |
|
|
8 |
2557997175 |
25,67359098 |
463,1006123 |
16102,46094 |
|
|
10 |
2557997175 |
20,53887278 |
437,9735182 |
15228,76732 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
4996088232 |
51,34718195 |
651,0515301 |
18110,15845 |
|
|
6 |
4996088232 |
34,23145464 |
588,291467 |
16364,37546 |
|
|
8 |
4996088232 |
25,67359098 |
547,4668978 |
15228,76732 |
|
|
10 |
4996088232 |
20,53887278 |
517,7622248 |
14402,47891 |
|
|
x=1 |
|||||
|
h=2, м |
|||||
|
4 |
4,99609E+15 |
64,18397744 |
21769,21994 |
6055,496443 |
|
|
6 |
4,99609E+15 |
42,78931829 |
19670,71075 |
5471,758718 |
|
|
8 |
4,99609E+15 |
32,09198872 |
18305,65901 |
5092,045251 |
|
|
10 |
4,99609E+15 |
25,67359098 |
17312,42341 |
4815,759069 |
|
|
h=4, м |
|||||
|
4 |
3,99687E+16 |
64,18397744 |
36611,31802 |
5092,045251 |
|
|
6 |
3,99687E+16 |
42,78931829 |
33082,06032 |
4601,182291 |
|
|
8 |
3,99687E+16 |
32,09198872 |
30786,32608 |
4281,882598 |
|
|
10 |
3,99687E+16 |
25,67359098 |
29115,90956 |
4049,554538 |
|
|
d=0,016, м |
|||||
|
4 |
2557997175 |
64,18397744 |
582,3181912 |
20247,77269 |
|
|
6 |
2557997175 |
42,78931829 |
526,1838843 |
18295,92797 |
|
|
8 |
2557997175 |
32,09198872 |
489,6692795 |
17026,27947 |
|
|
10 |
2557997175 |
25,67359098 |
463,1006123 |
16102,46094 |
|
|
d=0,020, м |
|||||
|
4 |
4996088232 |
64,18397744 |
688,4031789 |
19149,16112 |
|
|
6 |
4996088232 |
42,78931829 |
622,0424918 |
17303,22036 |
|
|
8 |
4996088232 |
32,09198872 |
578,8757654 |
16102,46094 |
|
|
10 |
4996088232 |
25,67359098 |
547,4668978 |
15228,76732 |
Изменение физических характеристик среды от температуры в процессе фазового перехода.
Учитывается коэффициентом:
(3.4)
Таблица 3.10 Изменение физических характеристик и коэффициент данного изменения.
|
tc, C |
ts, C |
мс,10-6, Па•с |
лс, Вт/м•К |
мs,10-6, Па•с |
лs, Вт/м•К |
еt |
|
|
p=0,008 МПа |
|||||||
|
37,5 |
41,5 |
684 |
0,672 |
634 |
0,63 |
1,014822099 |
|
|
35,5 |
712 |
0,624 |
634 |
0,63 |
0,982070517 |
||
|
33,5 |
741 |
0,62 |
634 |
0,63 |
0,974828143 |
||
|
31,5 |
773 |
0,617 |
634 |
0,63 |
0,967927772 |
||
|
p=0,08 МПа |
|||||||
|
89,4 |
93,4 |
316 |
0,674 |
302 |
0,6767 |
0,992861973 |
|
|
87,4 |
324 |
0,674 |
302 |
0,6767 |
0,989763962 |
||
|
85,4 |
331 |
0,673 |
302 |
0,6767 |
0,986573513 |
||
|
83,4 |
339 |
0,671 |
302 |
0,6767 |
0,982535576 |
||
|
p=0,8 МПа |
|||||||
|
166,4 |
170,4 |
163 |
0,678 |
159 |
0,6769 |
0,997506266 |
|
|
164,4 |
165 |
0,678 |
159 |
0,6769 |
0,995986817 |
||
|
162,4 |
167 |
0,679 |
159 |
0,6769 |
0,995037743 |
||
|
160,4 |
169 |
0,679 |
159 |
0,6769 |
0,993558115 |
||
|
p=8 МПа |
|||||||
|
291 |
295 |
8944 |
0,564 |
8777 |
0,5563 |
1,002802839 |
|
|
289 |
9027 |
0,567 |
8777 |
0,5563 |
1,003640277 |
||
|
287 |
9111 |
0,572 |
8777 |
0,5563 |
1,00578492 |
||
|
285 |
9194 |
0,575 |
8777 |
0,5563 |
1,006618121 |
На вертикальных поверхностях под действием сил поверхностного натяжения сконденсированной среды развивается волновое течение плёнки конденсата. Его влияние учитывается коэффициентом:
(3.5)
Критерий Рейнольдса вычисляется по формуле:
(3.6)
При конденсации пара на горизонтальной трубе волновое течение не успевает развиться, и поэтому этот фактор не учитывается.
Таблица 3.11 - Влияние волнового характера движения плёнки на коэффициент теплообмена
|
Дt, 0C |
Ga |
Re |
е |
б, Вт/м2*К |
|
|
h=2 м p=0,008 МПа |
|||||
|
4 |
1,535*1014 |
24,85 |
1,137 |
5333 |
|
|
6 |
1,535*1014 |
33,681 |
1,151 |
4819 |
|
|
10 |
1,535*1014 |
49,406 |
1,169 |
4241 |
|
|
12 |
1,535*1014 |
56,645 |
1,175 |
4052 |
|
|
h=4 м |
|||||
|
4 |
1,228*1015 |
41,792 |
1,161 |
4485 |
|
|
6 |
1,228*1015 |
56,645 |
1,175 |
4052 |
|
|
10 |
1,228*1015 |
83,09 |
1,193 |
3567 |
|
|
12 |
1,228*1015 |
95,265 |
1,20 |
3408 |
|
|
h=2 м p=0,08 МПа |
|||||
|
4 |
6,714*1014 |
70,12 |
1,19 |
6651 |
|
|
6 |
6,714*1014 |
95,041 |
1,20 |
6010 |
|
|
10 |
6,714*1014 |
139,412 |
1,22 |
5289 |
|
|
12 |
6,714*1014 |
159,84 |
1,23 |
5054 |
|
|
h=4 м |
|||||
|
4 |
5,371*1015 |
117,928 |
1,21 |
5593 |
|
|
6 |
5,371*1015 |
159,84 |
1,225 |
5054 |
|
|
10 |
5,371*1015 |
234,462 |
1,244 |
4448 |
|
|
12 |
5,371*1015 |
268,818 |
1,25 |
4249 |
|
|
h=2 м p=0,8 МПа |
|||||
|
4 |
2,12*1015 |
162,991 |
1,23 |
7412 |
|
|
6 |
2,12*1015 |
220,919 |
1,24 |
6698 |
|
|
10 |
2,12*1015 |
324,055 |
1,26 |
5895 |
|
|
12 |
2,12*1015 |
371,54 |
1,27 |
5632 |
|
|
h=4 м |
|||||
|
4 |
1,696*1016 |
274,117 |
1,25 |
6233 |
|
|
6 |
1,696*1016 |
371,54 |
1,267 |
5632 |
|
|
10 |
1,696*1016 |
544,994 |
1,287 |
4957 |
|
|
12 |
1,696*1016 |
624,853 |
1,29 |
4736 |
|
|
h=2 м p=8 МПа |
|||||
|
4 |
4,512*1015 |
328,385 |
1,26 |
6376 |
|
|
6 |
4,512*1015 |
445,094 |
1,28 |
5761 |
|
|
10 |
4,512*1015 |
652,888 |
1,30 |
5070 |
|
|
12 |
4,512*1015 |
748,557 |
1,30 |
4844 |
|
|
h=4 м |
|||||
|
4 |
3,61*1016 |
552,276 |
1,29 |
5361 |
|
|
6 |
3,61*1016 |
748,557 |
1,303 |
4844 |
|
|
10 |
3,61*1016 |
1100 |
1,323 |
4264 |
|
|
12 |
3,61*1016 |
1260 |
1,33 |
4074 |
Конденсатная плёнка, образуясь, стекает вниз под действием силы тяжести. Попутное движение пара интенсифицирует теплообмен, ускоряя движение плёнки. Движение пара во встречном направлении к направлению движения плёнки наоборот затрудняет теплообмен, утолщая плёнку. Это влияние учитывается коэффициентом
(3.7)
; (3.8)
; (3.9)
; (3.10)
w- скорость в среднем сечении пучка, м/с
d- наружный диаметр трубы, м
Таблица 3.12 - Влияние попутного движения пара на коэффициент теплообмена
|
Дt, 0C |
R |
Fr |
Ka |
x |
е |
б, Вт/м2*К h=2 м |
б, Вт/м2*К h=4 м |
|
|
р=0,008 МПа, w=5 м/с, d=0,016м |
||||||||
|
4 |
180,804 |
362,442 |
8,5*108 |
253,195 |
6,042 |
32221,99 |
27098,37 |
|
|
6 |
180,804 |
362,442 |
5,667*108 |
221,186 |
5,842 |
28152,6 |
23671,784 |
|
|
10 |
180,804 |
362,442 |
3,4*108 |
186,555 |
5,599 |
23745,36 |
19971,633 |
|
|
12 |
180,804 |
362,442 |
2,833*108 |
175,555 |
5,514 |
22342,73 |
18791,712 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
180,804 |
296,543 |
8,5*108 |
253,195 |
5,747 |
30648,75 |
25775,295 |
|
|
6 |
180,804 |
296,543 |
5,667*108 |
221,186 |
5,556 |
26774,36 |
22512,912 |
|
|
10 |
180,804 |
296,543 |
3,4*108 |
186,555 |
5,325 |
22583,33 |
18994,275 |
|
|
12 |
180,804 |
296,543 |
2,833*108 |
175,555 |
5,245 |
21252,74 |
17874,96 |
|
|
w=10 м/с |
d=0,016м |
|||||||
|
4 |
180,804 |
1450 |
8,5*108 |
253,195 |
8,544 |
45565,15 |
38319,84 |
|
|
6 |
180,804 |
1450 |
5,667*108 |
221,186 |
8,26 |
39804,94 |
33469,52 |
|
|
10 |
180,804 |
1450 |
3,4*108 |
186,555 |
7,916 |
33571,76 |
28236,372 |
|
|
12 |
180,804 |
1450 |
2,833*108 |
175,555 |
7,797 |
31593,44 |
26572,176 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
180,804 |
1190 |
8,5*108 |
253,195 |
8,126 |
43335,96 |
36445,11 |
|
|
6 |
180,804 |
1190 |
5,667*108 |
221,186 |
7,856 |
37858,06 |
31832,512 |
|
|
10 |
180,804 |
1190 |
3,4*108 |
186,555 |
7,529 |
31930,49 |
26855,943 |
|
|
12 |
180,804 |
1190 |
2,833*108 |
175,555 |
7,415 |
30045,58 |
25270,32 |
|
|
р=0,08МПа, w=5 м/с, d=0,016м |
||||||||
|
4 |
123,55 |
362,442 |
1,733*109 |
276,00 |
6,79 |
45160,29 |
37976,47 |
|
|
6 |
123,55 |
362,442 |
1,155*109 |
241,11 |
6,57 |
39455,65 |
33179,51 |
|
|
10 |
123,55 |
362,442 |
6,932*108 |
203,36 |
6,29 |
33273,1 |
27982,368 |
|
|
12 |
123,55 |
362,442 |
5,777*108 |
191,37 |
6,20 |
31319,64 |
26331,053 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
123,55 |
296,543 |
1,733*109 |
276,00 |
6,46 |
42952,16 |
36119,594 |
|
|
6 |
123,55 |
296,543 |
1,155*109 |
241,11 |
6,24 |
37526,44 |
31557,176 |
|
|
10 |
123,55 |
296,543 |
6,932*108 |
203,36 |
5,98 |
31649,38 |
26616,832 |
|
|
12 |
123,55 |
296,543 |
5,777*108 |
191,37 |
5,89 |
29788,28 |
25043,606 |
|
|
w=10 м/с, d=0,016м |
||||||||
|
4 |
123,55 |
1450 |
1,733*109 |
276,00 |
9,60 |
63862,9 |
53703,986 |
|
|
6 |
123,55 |
1450 |
1,155*109 |
241,11 |
9,28 |
55790,83 |
46916,282 |
|
|
10 |
123,55 |
1450 |
6,932*108 |
203,36 |
8,90 |
47050,94 |
39569,408 |
|
|
12 |
123,55 |
1450 |
5,777*108 |
191,37 |
8,76 |
44283,15 |
37229,738 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
123,55 |
1190 |
1,733*109 |
276,00 |
9,13 |
60736,93 |
51075,276 |
|
|
6 |
123,55 |
1190 |
1,155*109 |
241,11 |
8,83 |
53062,29 |
44621,766 |
|
|
10 |
123,55 |
1190 |
6,932*108 |
203,36 |
8,46 |
44750,23 |
37634,528 |
|
|
12 |
123,55 |
1190 |
5,777*108 |
191,37 |
8,33 |
42114,98 |
35406,917 |
|
|
р=0,8 МПа, w=5 м/с, d=0,016м |
||||||||
|
4 |
89,88 |
362,442 |
2,984*109 |
299,34 |
7,50 |
55612,24 |
46766,199 |
|
|
6 |
89,88 |
362,442 |
1,989*109 |
261,50 |
7,25 |
48587,29 |
40854,528 |
|
|
10 |
89,88 |
362,442 |
1,194*109 |
220,55 |
6,95 |
40982,04 |
34461,064 |
|
|
12 |
89,88 |
362,442 |
9,947*108 |
207,55 |
6,85 |
38562,3 |
32427,392 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
89,88 |
296,543 |
2,984*109 |
299,34 |
7,14 |
52892,03 |
44478,688 |
|
|
6 |
89,88 |
296,543 |
1,989*109 |
261,50 |
6,90 |
46209,5 |
38855,168 |
|
|
10 |
89,88 |
296,543 |
1,194*109 |
220,55 |
6,61 |
38977,74 |
32775,684 |
|
|
12 |
89,88 |
296,543 |
9,947*108 |
207,55 |
6,51 |
36675,58 |
30840,832 |
|
|
w=10 м/с, d=0,016м |
||||||||
|
4 |
89,88 |
1450 |
2,984*109 |
299,34 |
10,61 |
78641,32 |
66132,13 |
|
|
6 |
89,88 |
1450 |
1,989*109 |
261,50 |
10,26 |
68708,08 |
57773,056 |
|
|
10 |
89,88 |
1450 |
1,194*109 |
220,55 |
9,83 |
57947,85 |
48727,31 |
|
|
12 |
89,88 |
1450 |
9,947*108 |
207,55 |
9,68 |
54529,02 |
45853,952 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
89,88 |
1190 |
2,984*109 |
299,34 |
10,09 |
74794,49 |
62897,203 |
|
|
6 |
89,88 |
1190 |
1,989*109 |
261,50 |
9,76 |
65345,69 |
54945,792 |
|
|
10 |
89,88 |
1190 |
1,194*109 |
220,55 |
9,35 |
55112,36 |
46342,993 |
|
|
12 |
89,88 |
1190 |
9,947*108 |
207,55 |
9,21 |
51859,46 |
43609,088 |
|
|
р=8 МПа, w=5 м/с, d=0,016м |
||||||||
|
4 |
64,19 |
362,442 |
3,923*109 |
341,15 |
8,43 |
53768,81 |
45209,313 |
|
|
6 |
64,19 |
362,442 |
2,615*109 |
298,03 |
8,15 |
46969,43 |
39493,132 |
|
|
10 |
64,19 |
362,442 |
1,569*109 |
251,36 |
7,81 |
39611,91 |
33314,632 |
|
|
12 |
64,19 |
362,442 |
1,308*109 |
236,54 |
7,70 |
37274,58 |
31349,43 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
64,19 |
296,543 |
3,923*109 |
341,15 |
8,02 |
51135,52 |
42995,22 |
|
|
6 |
64,19 |
296,543 |
2,615*109 |
298,03 |
7,75 |
44670,79 |
37560,376 |
|
|
10 |
64,19 |
296,543 |
1,569*109 |
251,36 |
7,43 |
37675,17 |
31685,784 |
|
|
12 |
64,19 |
296,543 |
1,308*109 |
236,54 |
7,32 |
35453,24 |
29817,606 |
|
|
w=10 м/с, d=0,016м |
||||||||
|
4 |
64,19 |
1450 |
3,923*109 |
341,15 |
11,93 |
76033,80 |
63929,925 |
|
|
6 |
64,19 |
1450 |
2,615*109 |
298,03 |
11,53 |
66418,57 |
55846,476 |
|
|
10 |
64,19 |
1450 |
1,569*109 |
251,36 |
11,05 |
56018,43 |
47112,936 |
|
|
12 |
64,19 |
1450 |
1,308*109 |
236,54 |
10,88 |
52712,41 |
44333,268 |
|
|
d=0,02м |
||||||||
|
4 |
64,19 |
1190 |
3,923*109 |
341,15 |
11,34 |
72316,59 |
60804,462 |
|
|
6 |
64,19 |
1190 |
2,615*109 |
298,03 |
10,97 |
63169,37 |
53114,46 |
|
|
10 |
64,19 |
1190 |
1,569*109 |
251,36 |
10,51 |
53275,56 |
44806,112 |
|
|
12 |
64,19 |
1190 |
1,308*109 |
236,54 |
10,35 |
50135,40 |
42165,9 |
Вследствие притока к охлаждаемой стенке вместе с конденсирующимся паром неконденсирующегося воздуха у стенки образуются повышенная концентрация газа и пониженное парциальное давление пара при неизменном давлении смеси пара и воздуха (закон Дальтона). У стенки осуществляется конвективно-диффузионный перенос пара, возникает так называемый стефановский поток, что снижает интенсивность теплообмена. Этот фактор учитывается коэффициентом
Подобные документы
Определение мощности теплового потока при конвективной теплопередаче через трубу заданного диаметра. Расход пара на обогрев воды в пароводяном теплообменнике, превращение пара в конденсат. Изменение температуры теплоносителей вдоль поверхности нагрева.
контрольная работа [308,7 K], добавлен 13.05.2015Изучение понятия теплоотдачи, теплообмена между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела. Конвективный перенос теплоты. Анализ основного закона конвективного теплообмена. Уравнение Ньютона-Рихмана. Получение критериев теплового подобия.
презентация [189,7 K], добавлен 09.11.2014Тепловой расчёт подогревателя, описание его работы. Прочностной расчёт деталей. На основе представленных расчётов определение влияния изменений величины давления пара на температуру насыщения пара, средний коэффициент теплоотдачи, поверхность теплообмена.
курсовая работа [62,2 K], добавлен 15.12.2009Определение величины и направления потоков теплоты и массы. Критериальные уравнения для расчета теплообмена. Конденсация пара в пластинчатых и кожухотрубчатых теплообменниках. Допущения Нуссельта, их решения. Поверхностная и объемная конденсация.
лекция [858,4 K], добавлен 15.03.2014Конвективный перенос теплоты. Плотность конвективного теплового потока. Свободная и вынужденная конвекция. Свободная конвекция теплоты. Закон вязкого трения Ньютона. Диссипация энергии вследствие трения. Математическая формулировка задачи теплообмена.
лекция [479,2 K], добавлен 15.03.2014Упругость водяного пара. Удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента. Зависимость между влажностью материала и относительной упругостью водяного пара. Диффузия водяного пара через ограждение. Коэффициент паропроницаемости материала.
контрольная работа [286,6 K], добавлен 26.01.2012Расчет допустимого количества воды, сбрасываемой ГРЭС в пруд-охладитель. Подбор безразмерных соотношений для числа Шервуда Sh. Определение теплового потока на метр трубы. Постановка задачи теплообмена. Теплопроводность через цилиндрическую стенку.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 24.05.2015Основные понятия конвективного теплообмена: конвекция, коэффициент теплоотдачи, термическое сопротивление теплоотдачи, сущность процессов теплообмена. Циклонные топки для сжигания дробленого угля. Характеристики газообразного топлива, доменного газа.
контрольная работа [122,9 K], добавлен 25.10.2009Конвективный теплообмен - одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью. Основные факторы, влияющие на процесс теплоотдачи. Свободная конвекция в неограниченном пространстве. Вынужденная конвекция. Уравнения конвективного теплообмена.
реферат [14,5 K], добавлен 26.01.2012Расчёт состояния и параметров пара в начале и конце процесса, коэффициента теплоотдачи у поверхности панели. Расчёт газовой постоянной воздуха, молекулярной массы и количества теплоты. H-d-диаграмма влажного воздуха. Понятие конвективного теплообмена.
контрольная работа [336,5 K], добавлен 02.03.2014