Bài tập truyền nhiệt số 3

Chia sẻ: Nguyencong Hon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

1.152
lượt xem 501
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài tập truyền nhiệt số 3', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập truyền nhiệt số 3

Bài 1 (10.14) Daàu maùy bieán aùp chaûy trong oáng d = 10 mm, tf’= 80 oC, tf’’= 40 oC, vôùi löu löôïng G = 120 kg/h. Nhieät ñoä beà maët oáng tw = 30 oC, - Tính chieàu daøi oáng L. - Tính Q cuûa 5 oáng (song song). Giaûi: Nhieät ñoä trung bình cuûa daàu: tf = 0,5 (tf’+ tf’’) = 0,5 (80 + 40) = 60 oC Tra thoâng soá vaät lyù cuûa daàu maùy bieán aùp ôû 60 oC (PL Baûng 24): ρ = 856 kg / m 3 ; cp = 1, 905 kJ/kgK ; λ = 0,1072 W mK ; Prf = 87,8 ; Prw = 202 ν = 5,76 × 10 −6 m 2 s; β = 7,1.10-4 1/K Toác ñoä daàu chaûy trong oáng V 4G 4 ⋅120 w= = = = 0,496 m/s F ρπd 2 3600 ⋅ 856 ⋅ π ⋅ 0,012
ωd 0,496 × 0,01 Tieâu chuaån Reynolds: Re f = = −6 = 858 νf 5,76 × 10 Vì Ref < 2200 : chaûy taàng gβd 3 (t f − t w ) 9,81 ⋅ 7,1 ⋅ 10 −4 ⋅ 0,013 (60 − 30 ) Gr = = = 6254,5 ν 2 (5,76 ⋅ 10 ) −6 2 PTTC khi chaûy taàng, giaû thieát L/d ≥ 50 : 0 , 25 0 ,1 ⎛ Prf ⎞ Nu f = 0,15 Re 0,33 Prf0, 43 f Grf ⎜ ⎜ Pr ⎟ ⎟ ⎝ w ⎠ 0 , 25 ⎛ 87,8 ⎞ = 0,15 ⋅ 8580,33 ⋅ 87,80, 43 ⋅ 6264,50,1 ⎜ ⎟ = 18,58 ⎝ 202 ⎠ λf 0,1072 2 Heä soá toûa nhieät: α = Nu f = 18,58 = 199,1 W m K d 0,01 120 Nhieät löôïng daàu nhaû Q1 = Gcp(tf’ – tf’’) = ⋅1,905(80 − 40 ) = 2,54 kW 3600 ra trong 1 oáng:
Chieàu daøi oáng Töø PT: Q1 = απdL(tf – tw) Q1 2540 = 13,54 m Suy ra L= = απd (t f − t w ) 199,1⋅ π ⋅ 0,01(60 − 30) L 13,54 Kieåm tra = = 1354 > 50 do ñoù heä soá εl = 1. d 0,01 Naêng suaát cuûa thieát bò coù 05 oáng: Q = nQ1 = 5 x 2,54 = 12,7 kW
BÌNH NGÖNG
Bài 2: Bình ngöng coù 150 oáng (song song), ñöôøng kính trong d = 20 mm. Löu löôïng nöôùc vaøo bình G = 84 kg/s, tf’= 30 oC, tf’’= 50 oC. Nhieät ñoä trung bình BM oáng tw = 70 oC. - Tính heä soá toûa nhieät α trong oáng. - Tính L moãi oáng. Giaûi: a) Heä soá toaû nhieät α Nhieät ñoä trung bình cuûa nöôùc: tf = 0,5(30 + 50) = 40 oC TSVL ρ = 992,2 kg/m3 ; cp = 4,174 kJ/kgK ; λ = 63,5.10-2 W/mK ν = 0,659.10-6 m2/s ; Prf = 4,31 ; Prw = 2,55 Toác ñoä nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng 4G 4 ⋅ 84 w= = = 1,8 m/s ρπd 2 n 992,2 ⋅ π ⋅ 0,02 ⋅150 2 Re f = wd = 1,8 ⋅ 0,02 ν = 54628 > 104 0,659 ⋅ 10− 6
Giaû thieát L/d > 50 -> εl = 1 0 , 25 ⎛ Pr ⎞ PTTC coù daïng: Nu f = 0,021 Re 0,8 Prf0, 43 ⎜ f ⎟ f ⎜ Pr ⎟ ⎝ w⎠ 0 , 25 ⎛ 4,31 ⎞ = 0,021 ⋅ 54628 0,8 4,310, 43 ⎜ ⎟ = 276,58 ⎝ 2,55 ⎠ λ 63,5 ⋅10 −2 α = Nu f = 276,58 = 8781,5 W / m 2K d 0,02 b) Nhieät löôïng nöôùc nhaän ñöôïc Q = Gcp(tf’’ – tf’) = 84 x 4,174(50 – 30) = 7012 kW Q Chieàu daøi moãi oáng L= nαπdΔt 7012 ⋅103 = = 2,825 m 150 ⋅ 8781,5 ⋅ π ⋅ 0,02(70 − 40) Kieåm tra laïi giaû thieát L/d = 2,825/0,02 = 141 > 50: thoaû maõn
Bài 3: (nhö 10.23) Khoùi chuyeån ñoäng trong oáng (0,4 x 0,8) m, L = 10 m. Löu löôïng G = 4,8 kg/s, nhieät ñoä trung bình tf = 300 oC. Tính heä soá toûa nhieät α . Xem Prf = Prw. Giaûi: 4F 4 ⋅ 0,4 ⋅ 0,8 KTXĐ: Þ töông ñöông d tñ = = = 0,533 m U 2(0,4 + 0,8) Khi tf = 300 oC, TSVL cuûa khoùi (PL B. 23) TSVL: ρ = 0,617 kg/m3 ; λ = 4,84.10-2 W/mK ; ν = 45,81.10-6 m2/s; Pr = 0,65 Toác ñoä khoùi trong oáng V G = 4,8 w= = = 24,3 m/s F ρF 0,617 ⋅ 0,4 ⋅ 0,8 ωd 24,3 ⋅ 0,533 Re f = = = 282730 > 104 νf 45,81 ⋅ 10 −6
Cheá ñoä chaûy roái 0 , 25 ⎛ Pr ⎞ PTTC: Nu f = 0,021 Re 0 ,80 Prf0 , 43 ⎜ f f ⎜ Pr ⎟ ⎟ εl ⎝ w ⎠ = 0,021.2827300,8.0,650,43.1,05 = 420 L 10 Vì = = 18,7 neân heä soá εl = 1,05 (Baûng 8.1) d 0,533 −2 λf 4,84 ⋅ 10 2 Do ñoù α = Nu f = 420 = 38,1 W m K d 0,533
Bài 4: (nhö 10.37) OÁng daãn khí noùng d = 500 mm, ñaët ngoaøi trôøi, gioù thoåi ω = 2 m/s xieân goùc 60o. Nhieät ñoä moâi tröôøng tf = 30 oC, nhieät ñoä BM oáng tw = 470 oC. Tính toån thaát nhieät /1 m oáng. Giaûi: KTXÑ d = 0,5 m NÑXD tf = 30 oC −6 m2 s −2 λ f = 2,7 × 10 W mK ν f = 16 × 10 Prf = 0,701 ωd = 2 ⋅ 0,5 = 6,25 ⋅ 104 Re f = −6 νf 16 × 10 Ñoái vôùi khoâng khí, khi Re > 103 Nu = 0,245 Re0,6 ε ψ ( = 0,245 6,25 ⋅ 10 4 ) 0,6 ⋅ 0,93 = 171,86 −2 λ 2,7 ⋅ 10 α = Nu = 171,86 = 9,28 W m 2 K d 0,5 Toån thaát nhieät do ñoái löu Qñl = απdL(tw – tf) = 9,28 . π . 0,5 . 1.(470 – 30) = 6411 W
Bài 5 (10.42) Chuøm oáng song song goàm 8 haøng, d = 60 mm, nhieät ñoä trung bình cuûa doøng khoùi tf = 600 oC, toác ñoä ôû choã heïp nhaát w = 8 m/s. Nhieät ñoä trung bình cuûa vaùch tw = 120 oC. Tính heä soá α cuûa chuøm oáng trong 2 tröôøng hôïp: a. Goùc va ψ = 90 o b. Goùc va ψ = 60 o Giaûi: TSVL cuûa khoùi ôû t = 600 oC f −6 2 Prf = 0,62 λ f = 7,42 × 10 −2 W mK ν f = 93,61 × 10 m s Prw = 0,69 ωd 8 × 0,06 3 Re f = = −6 = 5127,7 > 1 ⋅ 10 νf 93,61 ⋅ 10 Neáu goùc va ϕ = 90 o thì PTTC cho haøng oáng thöù 3: 0 , 25 0 , 36 ⎛ Prf ⎞ 0 , 25 0 , 65 Nu f = 0,22 Re f Prf ⎜ ⎛ 0,62 ⎞ ⎜ Pr ⎟ 0,65 0,36 ⎟ = 0,22 ⋅ 5127,7 ⋅ 0,62 ⎜ ⎟ = 46,5 ⎝ w⎠ ⎝ 0,69 ⎠ λf 0,0742 α 3 = Nu f = 46,5 = 57,5 W m 2 K d 0,06
Khoâng khí: Nu f = 0,194 Re 0,65 f = 50 sai soá laø 7,5% HSTN trung bình cuûa chuøm 8 daõy oáng : 0,6α 3 + 0,9α 3 + (8 − 2 )α 3 α90 = = 0,9375α 3 = 53,9 W m 2 K 8 Khi goùc va ψ = 60 o: Tra baûng 8.5 tìm ñöôïc εψ = 0,94. Do ñoù α ψ = α 90 × ε ψ = 53,9 × 0,94 ≈ 50,7 W m 2 K