Chương 6 đối lưu nhiệt1. Bài tập giảI mẫu Bài 1: Nhiệt độ mặt ngoài tường lò nung là 800C. Nhiệt độ không khí xung quanh là 350C. Tính hệ số toả nhiệt từ tường lò đến không khí biết chiều cao của tường lò là 2,5 m. Lời giải: Hệ số toả nhiệt trong trường

Chia sẻ: Nhu Hoi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

85
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chủ đề:

Trồng Thủy Sản

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 6 đối lưu nhiệt1. Bài tập giảI mẫu Bài 1: Nhiệt độ mặt ngoài tường lò nung là 800C. Nhiệt độ không khí xung quanh là 350C. Tính hệ số toả nhiệt từ tường lò đến không khí biết chiều cao của tường lò là 2,5 m. Lời giải: Hệ số toả nhiệt trong trường

Chương 6 đối lưu nhiệt 1. Bài tập giảI mẫu Bài 1: Nhiệt độ mặt ngoài tường lò nung là 800C. Nhiệt độ không khí xung quanh là 350C. Tính hệ số toả nhiệt từ tường lò đến không khí biết chiều cao của tường lò là 2,5 m. Lời giải: Hệ số toả nhiệt trong trường hợp này được xác định bằng phương trình tiêu chuẩn: Nu m = C( Gr. Pr ) m n Kích thước xác định là chiều cao: h = 2,5 m Nhiệt độ xác định là: t m = 0,5.( t w + t f ) t m = 0,5( 80 + 35) = 57,7 0 C Tra bảng thông số vật lý của không khí theo nhiệt độ 57,70C ta được: λ = 2,89.10 −2 W / m 0 K v = 18,72.10 −6 m 2 / s Prm = 0,696 1 1 β= = 1/0 K Tm 330,5 1 9,81. .2,53.( 80 − 5 − 35) g.β.h .∆t 3 330,5 Do đó: Grm = = v2 (18,72.10 −6 ) 2 Gr = 0,595.1011 Vì vậy: ( Gr m . Prm ) = 0,595.1011.0,696 = 0,414.1011 Trong trường hợp này ta có: C = 0,135; n = 1/3. Nu m = 0,135.( Grm . Prm ) = 0,135.( 0,414.1011 ) 1/ 3 1/ 3 = 467 Vậy hệ số toả nhiệt là: Nu m .λ 467.2,89.10 −2 α= = = 5,3 W / m 2 .0 K . h 2,5 Bài 2: Tìm hệ số dẫn nhiệt tương đương của một khe hẹp không khí do hai tấm phẳng tạo nên. Chiều dày của khe hẹp δ = 25mm. Nhiệt độ bề mặt nóng t W1 = 150 0 C nhiệt độ bề mặt lạnh t W 2 = 50 0 C. trêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi 72 bµi tËp kü thuËt nhiÖt
Lời giải: Nhiệt độ trung bình của lớp không khí: t m = 0,5.( t w1 + t w 2 ) t m = 0,5.(150 + 50 ) = 100 0 C Tra thông số vật lý của không khí theo tm ta được: λ = 0,031W / m 0 K v = 23,13.10 −6 m 2 / s Pr = 0,688 1 9,81. .0,025.10 3.(150 − 50 ) g.β.δ 3 .∆t 373 Gr = = Do đó: v2 ( 23,13.10 −6 ) 2 Gr = 7,709.10 4 Ta có: ( Gr. Pr ) = 7,709.10 4.0,688 = 5,3.10 4 Nên: ( ε td = 0,18( Gr. Pr ) 1 / 4 = 0,18. 5,3.10 4 ) 1/ 4 ε td = 2,73 Hệ số dẫn nhiệt tương đương: λ td = ε td .λ = 2,73.0,031 = 0,0846 W / m 0 K Mật độ dòng nhiệt truyền: λ td .( t w1 − t w 2 ) = 0,0846 q= .(150 − 50 ) δ 0,025 q = 3384 W / m 2 Bài 3: Tính hệ số toả nhiệt trung bình dầu máy biến áp chảy trong ống có đường kính d = 8mm, chiều dài 1m, nhiệt độ trung bình của dầu t f = 800 C, nhiệt độ trung bình của vách ống t w = 20 0 C, tốc độ chảy của dầu trong ống ω = 0,6m / s. Lời giải: Kích thước xác định đường kính trong: d = 8.10-3m Nhiệt độ xác định: t f = 800 C Tra các thông số của dầu máy biến áp theo nhiệt độ tf ta được: λ = 0,1056 W / m 0 K v = 3,66.10 −6 m 2 / s β = 7,2.10 −4 1 / 0 K Prf = 59,3 Prw = 298 Từ đó tính: trêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi 73 bµi tËp kü thuËt nhiÖt
ω.d 0,6.8.10 −3 Re f = = = 1310 v 3,66.10 −6 Ref = 1310 < 2300 nên chế độ chảy trong ống là chế độ chảy tầng. 0, 25  Pr  Ta có: Nu f = 0,15. Re 0, 33 f .Gr . Prf 0,1 f 0, 43 . f  Pr    w  g.β.d 3 .∆t 9,81.7,2.10 −4.( 8.10 −3 ) .( 80 − 20) 3 Mặt khác: Grf = = = 16198 v2 ( 3,66.10−6 ) 2 0, 25 . 59,3  Nu f = 0,15.(1310 ) .(16198) .( 59,3) 0, 33 0 ,1 0, 43 Vậy:    298  Nuf = 16,3 Nu f .λ f 16,3.0,1056 Do đó: α= = −3 = 215 W / m 2 .0 K d 8.10 Bài 4: Nước chảy trong ống đường kính d = 17mm, dài 1,5 m, với tốc độ 2m/s. Biết nhiệt độ trung bình của nước là 300C. Xác định hệ số toả nhiệt. Lời giải: Kích thước xác định: d = 17.10-3m. Nhiệt độ xác định: tf = 300C. Tra các thông số vật lý của nước tương ứng với nhiệt độ tf ta được: λ = 0,618 W / m 0 K v = 0,805.10 −6 m 2 / s Prf = 5,42 Prw = 2,55 ω.d 2.17.10 −3 Tính Ref: Re f = v = = 42236 0,805.10 −6 0, 25  Pr  Do đó: Nu f = 0,021. Re . Pr 0 ,8 f f 0, 43 . f  Pr    w  0 , 25  5,42  Nu f = 0,021.( 42236 ) .( 5,42 ) = 264 0 ,8 0 , 43 .   2,55  Hệ số toả nhiệt: Nu f .λ f 264.0,618 α= = −3 = 9597 W / m 2 .0 K d 17.10 trêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi 74 bµi tËp kü thuËt nhiÖt
Bài 5: Không khí chuyển động trong ống đường kính d = 50 mm, dài 1,75 m, với tốc độ 10m/s. Biết nhiệt độ trung bình của nước là 1000C. Xác định hệ số toả nhiệt. Lời giải: Kích thước xác định: d = 50.10-3m. Nhiệt độ xác định: tf = 1000C. Tra các thông số vật lý của không khí tương ứng với nhiệt độ tf ta được: λ = 0,0321 W / m 0 K v = 23,13.10 −6 m 2 / s ω.d 10.50.10 −3 Tính Ref: Re f = v = = 21616 23,13.10 −6 Do đó: Nu f = 0,018. Re 0,8 f Nu f = 0,018.( 21616) 0 ,8 = 53 Nu f .λ f 53.0,0321 Hệ số toả nhiệt: α= = −3 = 34 W / m 2 .0 K d 50.10 Vì hệ số l/d = 1,75/0,05 = 35 nên phải nhân kết quả với hệ số hiệu chỉnh ε1 tra được theo bảng ứng với l/d = 35 thì ε1 = 1,035. Vậy: α = 1,035.34 = 35,19 W / m 2 .0 K . Bài 6: Xác định hệ số toả nhiệt từ vách ống bình ngưng của tuabin hơi đến nước làm mát. Biết rằng nhiệt độ trung bình của vách ống t w = 370C, đường kính ống d = 16 mm, nhiệt độ nước vào là 270C, nhiệt độ nước ra là 330C. Tốc độ trung bình của nước là 2 m/s. Xác định lượng nhiệt truyền cho nước làm mát và chiều dài ống. Hệ số toả nhiệt α thay đổi thế nào nếu tốc độ của nước tăng 2 lần khi các điều kiện khác không thay đổi. Lời giải: Kích thước xác định: d = 16.10-3m Nhiệt độ xác định: t f = 0,5( 27 + 33) = 300 C Tra các thông số của nước theo nhiệt độ tf ta được: λ = 0,618 W / m 0 K v = 0,805.10 −6 m 2 / s ρ = 995,7kg / m 3 C p = 4,174kJ / kg 0 K Prf = 5,42 Prw = 4,64 trêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi 75 bµi tËp kü thuËt nhiÖt
ω.d 2.16.10 −3 Từ đó tính: Re f = = = 39752 v 0,805.10 −6 Giả thiết l/d > 50 nên ε1 = 1. 0 , 25  Pr  Vậy ta có: Nu f = 0,021. Re . Pr0 ,8 f f 0 , 43 . f  Pr    w  0, 25 . 5,42  Nu f = 0,021.( 39752 ) .( 5,42 ) 0 ,8 0, 43    4,64  Nuf = 216 Nu f .λ 216.0,618 Do đó: α= = = 8343 W / m 2 .0 K d 16.10 −3 Lưu lượng nước chảy qua ống: 3,14.0,016 2 G = ω.f .ρ = 2. .995,7 = 0,4kg 4 Lượng nhiệt truyền qua ống: Q = G.C p ( t f 2 − t f 1 ) = 0,4.4,174.( 33 − 27 ) = 10kJ / s = 10kW Chiều dài ống từ công thức: Q = α.π.d.l.( t w − t f ) Q 10.103 l= = = 3,4m α.π.d.( t w − t f ) 8343.3,14.16.10 −3.( 37 − 30) Thử lại kết quả: l/d = 3,4/0,016 = 212,5 > 50 Vậy giả thiết chọn như ban đầu đặt ra là đúng Khi tốc độ dòng chảy tăng 2 lần thì α tăng 20,8 lần. Bài 7: Có một tấm phẳng trơn chiều rộng 1m, chiều dài 1,2m. Nhiệt độ bề mặt vách tw = 800C. Nhiệt độ dòng khí tf = 200C, tốc độ dòng chảy ngang qua tấm ω = 6m/s. Tính hệ số toả nhiệt và lượng nhiệt toả ra trên bề mặt tấm. Lời giải: Kích thước xác định là chiều dài tấm: l = 1,2m Nhiệt độ xác định: tf = 200C Tra các thông số vật lý của không khí tương ứng với nhiệt độ tf ta được: λ = 0,0258 W / m 0 K v = 15,06.10 −6 m 2 / s ω.d 6.1,2 Tính Ref: Re f = v = = 4,78.105 15,06.10 −6 Ref = 4,78.105 > 105 nên chế độ chảy của không khí là chảy rối. trêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi 76 bµi tËp kü thuËt nhiÖt
Do đó: Nu f = 0,032. Re 0,8 = 0,032.( 4,78.105 ) = 1119 f Hệ số toả nhiệt: Nu f .λ f 1119.0,0258 α= = = 24 W / m 2 .0 K d 1,2 Lượng nhiệt toả ra trên toàn bộ bề mặt tấm là: Q = α.F.( t w − t f ) = 24.1.1,2.( 80 − 20) = 1728 W . Bài 8: Nước chảy ngang qua một ống thẳng có đường kính 20mm, với tốc độ 0,5 m/s, và nhiệt độ trung bình của nước t f = 150C. Nhiệt độ bề mặt ống t w = 800C. Tính hệ số toả nhiệt. Nếu nước chảy xiên đi 1 góc là 50 0C thì hệ số toả nhiệt bằng bao nhiêu. Lời giải: Kích thước xác định: d = 20.10-3m. Nhiệt độ xác định: t f = 150 C . Tra các thông số của nước theo nhiệt độ tf ta được: λ = 58,58.10 −2 W / m 0 K v = 1,156.10 −6 m 2 / s Prf = 8,27 Prw = 2,21 ω.d 0,5.20.10 −3 Từ đó tính: Re f = = = 8650 v 1,156.10 − 6 0 , 25  Pr  Từ đó: Nu f = 0,25. Re 0, 6 f . Pr f 0 , 38 . f  Pr    w  0, 25 . 8,27  Nu f = 0,25.( 8650 ) .( 8,27 ) 0, 6 0 , 38    2,21  Nuf = 179 Nu f .λ 179.58,58.10 −2 Do đó: α= = −3 = 5243 W / m 2 .0 K d 20.10 Khi nước chảy xiên góc ψ = 500 hệ số toả nhiệt sẽ bằng: α ψ = ε ψ .α 90 0 Tra bảng với ψ = 500 tìm được εψ = 0,88 Vậy khi nước chảy xiên góc ψ = 500 thì hệ số toả nhiệt là: trêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi 77 bµi tËp kü thuËt nhiÖt
α ψ = 0,88.5243 = 4614W / m 2 .0 K . trêng ®¹i häc c«ng nghiÖp hµ néi 78 bµi tËp kü thuËt nhiÖt

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn