КОЕФИЦИЕНТ НА ТОПЛОПРЕХОД НА ГОТОВАТА ПОВЪРХНОСТ
Заглавие на работата: КОЕФИЦИЕНТ НА ТОПЛОПРЕХОД НА ГОТОВАТА ПОВЪРХНОСТ
Предметна област: Физика
Описание: Оребрената повърхност се състои от повърхността на ребрата и повърхността на зоните, които не са заети от ребрата. Температурата на тези две повърхности и техните размери са различни. Контактът между основата на реброто и стената на носещата ги тръба може да не е достатъчно плътен.
Дата на добавяне: 2015-03-21
Размер на файла: 509.36 KB
Произведението е изтеглено от: 66 души.
Курсовата работа съдържа обяснителна бележка 30 стр., 2 фиг.
КОЕФИЦИЕНТ НА ТОПЛОПРЕХОД, НАМАЛЕН КОЕФИЦИЕНТ НА ТОПЛОПРЕХВАН НА ГОТОВАТА ПОВЪРХНОСТ.
Статията разглежда въпроса за коефициента на топлопреминаване и редуцирания коефициент на топлопреминаване на оребрената повърхност и предлага решения на 4 проблема за топло- и масопренос.
1 Коефициент на топлопреминаване и намален коефициент на топлопреминаване на оребрената повърхност. …. ………. 5
Списък на използваните източници……………………………….….……….30
Коефициент на топлопреминаване и намален коефициент на топлопреминаване на оребрената повърхност
Оребрената повърхност се състои от повърхността на ребрата и повърхността на зоните, които не са заети от ребрата. Температурата на тези две повърхности и техните размери са различни. Контактът между основата на реброто и стената на носещата ги тръба може да не е достатъчно плътен. Следователно трябва да се вземе предвид топлинното съпротивление на контакта и топлинното съпротивление на реброто, което зависи от неговата форма, размери и материал. В допълнение, температурната разлика между оребрената повърхност и средата е променлива по височината на ребрата.
За да разберете всички тези обстоятелства и да можете да характеризирате интензивността на конвективния топлопренос като цяло за ребра повърхност, се въвежда концепцията за намален коефициент на топлопреминаване. Това е малкоусловна стойност, която може да се получи, ако топлината, предадена от цялата оребрена повърхност, се припише на излишната температура на външната повърхност на тръбата (в основата на ребрата) и някаква изчислена повърхност
Обмислете процедурата за определяне на оребрена тръба. Въвеждаме нотацията: - площта на външната повърхност на тръбата, взета според диаметъра на основата на ребрата; - повърхност на ребрата; - повърхност на междуребрените участъци на тръбата; - обща площ на външната повърхност на оребрената тръба; u - средна температура и среден коефициент на топлопреминаване на перката; - температура на средата, заобикаляща повърхността.
При перфектен контакт между ребрата и тръбата температурата на основата на ребрата е равна на . Общият топлинен поток Q, който се обменя между оребрената повърхност и средата, ще бъде сумата от топлинния поток, отделян от ребрата и секциите между ребрата. At в съответствие със закона на Нютон
Приемаме и заместваме температурни разлики с превишени температури. Тогава
Като го извадим от скобите, получаваме
Заменяйки E в получения израз, заместваме намереното количество топлина в уравнение (1). От тук намираме намаления коефициент на топлопреминаване
Като изчислена площ се приема или или. В първия случай намаленият коефициент на топлопреминаване, отнесен към основната повърхност,
във втория случай намаленият коефициент на топлопреминаване, отнесен към основната повърхност,
Очевидно числените стойности на намалените коефициенти на топлопреминаване, свързани с различни повърхности, са различни
Площите на повърхността при изчислението се намират или за тръба с дължина 1 m, или за ребро и тръбна секция в съседство с него; - външна степен на оребряване.
В отношенията, разгледани по-горе, беше предложено да се изчисли намаленият коефициент на топлопреминаванепостоянство на конвективния коефициент на топлопреминаване по цялата повърхност на перката. Всъщност, както показват експерименталните изследвания, преносът на топлина варира както по периметъра, така и по височината на перката. По този начин местните коефициенти на топлопреминаване в горната част на реброто са по-високи, отколкото в основата му. За да се вземе предвид неравномерното разпределение на коефициента на топлопреминаване върху ефективността на перката, теоретичната стойност на последното E се умножава по корекционния коефициент. В този случай намаленият коефициент на топлопреминаване
Нека разгледаме процеса на пренос на топлина през оребрена тръба от среда, разположена вътре в тръбата и имаща температура , към среда, измиваща тръбата отвън и имаща температура (фиг. 1).
Фигура 1 - Определяне на намаления топлопренос и коефициентите на топлопреминаване
Коефициентът на топлопреминаване на първата среда ще бъде означен с . Обърнете внимание, че областите на топлообменните повърхности от страната на едната среда (например вътрешната повърхност) и от страната на другата среда (външна, оребрена) очевидно не са еднакви.
Топлинният поток, предаван от първата среда към стената на тръбата,
Топлинният поток, предаван през стената на тръбата, ако пренебрегнем влиянието на нейната кривина,
Топлинният поток, който външната оребрена повърхност ще даде на втората среда, въз основа на получените по-горе зависимости, може да се намери по формулата
Оставяме само температурните разлики от дясната страна на изразите, събираме ги и решаваме Q:
Умножете числителя и знаменателя по:
Знаменателят на получения израз е намаленото термично съпротивление на оребрената тръба; реципрочната му стойност е намаленият коефициент на топлопреминаване
Стоманена плоча с неограничена дължина с дебелина 2δ, имаща начална температура t nc = 55 O, поставена в пещ, къдетовъзниква едностранно нагряване (втората повърхност се счита за топлоизолирана). Температурата в пещта t w = 840 ° C, коефициентът на топлопреминаване към повърхностите на плочата α. = 135 W / m 2∙ K. Определят се температурите в центъра, по повърхностите на плочата, както и на разстояние 0,5δ и 1,5 δ (δ = 20 mm) от нагрятата повърхност, 1,5 часа след началото на охлаждането. Постройте графика на разпределението на температурата в плочата. Коефициент на топлопроводимост на стоманата λ = 30 W / m∙K, специфичен топлинен капацитет: c = 0,5 kJ / kg 0 С, плътност на стоманата: ρ = 8000 kg / m 3.
- Определяне на коефициента на топлопроводимост:
- Определяне на стойността на числото на Фурие:
защото плочата се нагрява само от едната страна, тогава l = 2∙ δ:
- Определяне на значението на числото на Биот:
Тъй като>0,3, тогава за намиране на безразмерната излишна температура на стената е достатъчен първият член на променливата серия (n = 1).
- Първо решение на характеристичното уравнение:
- Определяне на коефициента за експоненциална зависимост:
- Определяне на безразмерни превишаващи температури за дадени координати X =0; X=1; X=0,5; Х=0,75; X=0,25:
- Температури в желаните точки:
Въздухът протича през тръба с диаметър d = 55 mm при налягане p = 0,1 MPa. Часов дебит на въздуха M = 110 kg/h, температура на въздуха на входа на тръбата T W1 = 300 K. Средната температура по дължината на вътрешната повърхност на тръбата T St = 400 K. Определете на какво разстояние от входа температурата на въздуха ще стане T W2 = 330 K.
1. Въздушен поток:
2. Средна температура на течността:
3. Плътност на въздуха:
където R е специфичната газова константа,
4. Скорост на въздуха:
5. Значение на числотоРейнолдс:
където е кинематичният коефициент на вискозитет, .
Числото на Рейнолдс, следователно, режимът на флуидния поток е турбулентен.
6. Значение на числото на Нуселт:
7. Коефициент на топлопреминаване:
8. Площ на тръбата:
9. Маса на течността:
10. , на разстояние от вх
Температурата на хоризонтална гола нихромова тел с диаметър d = 4,5 mm не трябва да надвишава t st = 90 ˚ C. Намерете максималната допустима сила на тока, ако температурата на околната среда е t w = 45 ˚С, електрическото съпротивление на нихрома е ρ = 1,2 Ohm ∙ mm 2 / m, а излъчвателната способност на повърхността на проводника е ε = 0,48.
1. Област на топлообмен:
2. Количеството топлина, отделено от жицата:
3. Импеданс на проводника:
4. Необходим ток:
Отоплителният уред има плоска оребрена повърхност. Основа на равнината B = 1,6 m, височина H = 2 м. Ребрата са плоски вертикални, височина на реброто h = 0,3 m, дебелина на реброто δ = 1,6 mm, стъпка на ребрата s = 30 mm, коефициент на топлопроводимост на материала на ребрата λ = 45 W/m. K. Температурата на повърхността на нагревателя в основата на ребрата t art = 70 o C, температурата на околната среда t W = 12 o C. Определете топлинния поток, предаван от нагревателя към въздуха, и начертайте промяната на температурата по височината на реброто.
Топлинен поток, пренесен от нагревателя към въздуха:
където е коефициентът на топлопреминаване на перката,
коефициент на топлопреминаване на междуребрието,
площ на ребрата, m 2;
площ на междуребрието, m 2;
средна излишна температура, o C ;
излишна температура, o C.
Зона на междуребрието:
Стойността на числото на Прандтл е Pr = 0,705.
Коефициент на обемно разширение:
ЗначениеЧислата на Грашоф:
където g ускорение на свободно падане, g = 9,8;
кинематичен коефициент на вискозитет, .
режимът на флуидния поток е турбулентен.
Значение на числото на Нуселт:
Коефициент на ефективност на перката:
Средна излишна температура:
Топлинен поток, пренесен от нагревателя към въздуха:
Нека изградим графика на температурните промени по височината на реброто:
Фигура 2 - Графика на температурата спрямо надморската височина
Списък на използваните източници:
1. Приблизително изчисляване на процесите на топлопроводимост, Вейник А.И. Печатница на Държавно енергийно издателство. Москва. - 183 стр. от болен.
2. Задачна книга по топлообмен: Учебник за ВУЗ. 4-то издание, преработено. М.: Енергия, 1980.- 288 с., ил.
3. Физически характеристики на подобряването на топлообмена за среди с високи числа на Прандтл. М. А. Готовски, Ю. Г. Сухоруков, 2014 г. 71 с.