Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Теплоотдача через плоскую стенку.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 14Следующая ⇒

Тепловой поток между наружными стенками при F= F₁= F₂ (смотри рис. 32):

Q=λ (t_с1-t_с2)F/δ ккал/ч,

Где λ - коэффициент теплопроводности материала стенки, ккал/м·ч·ºС;

δ - толщина стенки, м.

Термическое сопротивление стенки:

R_δ=(t_с1-t_с2)F/Q= δ/ λ м²·ч·ºС/ккал.

Коэффициент теплопередачи через однослойную стенку (смотри рис. 32):

k = 1/(1/ α₁+ δ/ λ +1/ α₂) ккал/м² ·ч· ºС.

Коэффициент теплопередачи через многослойную плоскую стенку (смотри рис. 32[7]):

k = 1/(1/ α₁+ Σ(δ_i/ λ_i) +1/ α₂) Вт/ м² · ºС (ккал/м² ·ч· ºС).

Температура на внешних поверхностях одно – или многослойной стенки, ºС:

t_с1 = t_ж1- Q/(F α₁) =(t_ж1- t_ж2)/ α₁ = t_ж1-q/ α₁;

t_с2 = t_ж2- Q/(F α₂) =(t_ж1- t_ж2)/ α₂ = t_ж3+q/ α₂.

Теплоотдача через цилиндрическую стенку.

Условный коэффициент теплопередачи (для 1 погонного м) через многослойную цилиндрическую стенку (смотри рис. 32[7]):

k_l = 1/(1/ α₁d₁ + Σ [2,3lg(d_i+1/ d_i)/2 λ_i] +1/ α₂ d_т+1) кВт /м²ч·ºС (ккал/м² ч· ºС).

Тепловой поток через цилиндрический трубопровод:

Q= k_l πd₁lΔ t ккал/ч, или Q= k₂ lπd₂ Δ t,

Где k_l и k₂ - коэффициент теплопередачи, отнесённые соответственно к внутренней и наружной поверхности цилиндрической стенки; k_l = k_l/ πd₁ и k₂ = k_l/ πd_2.

При послойной цилиндрической стенке, у которой d₂/d₁ <1,25 и при α₁ = α₂, коэффициент теплопередачи можно рассчитать как для плоской стенки.

Поверхность нагрева в этом случае рассчитывается по среднему диаметру:

F =0,5π(d₂+d₁)l.

Для однослойной цилиндрической стенки при d₂/d₁ <1,25 и при α₁ >> α₂, или α₁ << α₂ коэффициент теплопередачи определяется как для плоской стенки. При этом поверхность нагрева (охлаждения) рассчитывают по тому диаметру, при котором имеет место наименьшее значение коэффициента теплопередачи.

Теплоотдача через оребрённую поверхность.

Оребрение повышает эффективность теплопередачи, если рёбра сделаны на стороне стенки, где коэффициент теплоотдачи значительно ниже, чем на дугой, теплопроводность стенки высокая.

Тепловой поток:

Q=k(t_ж1-t_ж2)F.

Коэффициент теплопередачи через оребрённую поверхность:

k = 1/[1/ α₁+ δ_ст/ λ_ст + F /(F_ор α₂)] ккал/м² ·ч· ºС,

где α₂ - средняя величина коэффициента теплопередачи со стороны оребрённой поверхности, ккал/м² ·ч· ºС;

δ_ст - толщина стенки, м;

F - теплообменная поверхность гладкой стенки, м;

F_ор - полная теплообменная поверхность оребрённой стенки, м².

Тепловая изоляция трубопроводов.

При цилиндрической изоляции трубопроводов тепловые потери трубы уменьшаются, когда:

δ/ d₂<[d_изα₂2,3lg(d_из/ d₂)]/2 λ_из,

где α₂ - коэффициент теплопередачи от поверхности изоляции в окружающую среду, ккал/м² ·ч· ºС;

δ - толщина изоляции, м;

d₂ - наружный диаметр изолируемого трубопровода, м;

d_из - наружный диаметр изоляции, м;

λ_из - коэффициент теплопроводности изоляции, ккал/м ·ч· ºС.

Предельная толщина изоляции в зависимости от диаметра трубопровода приведена в таблице 9.4.

Таблица 9.4

Диаметр трубопровода, мм	Толщина изоляции, мм	Примечание
57	65	Для цилиндрических и плоских поверхностей толщина изоляции составляет 150мм
108	110
159	120
267	130
376	140
427	145

Наибольшие тепловые потери изолированного трубопровода имеют место при d_из = 2 λ_из / α₂, в связи с чем у однослойной изоляции λ_из <0,5 d_изα₂.

Максимально допустимые потери тепла через изоляцию (ккал/м² ·ч) приведены в таблице 9.5.

Таблица 9.5

Наружный диаметр изолированной цилиндрической поверхности, мм	Температура теплоносителя, ºС
	100	150	200	250	300	350	400	450
С 1 погонного м изолированного трубопровода
57	60	80	90	-	-	-	-	-
108	85	110	130	165	180	210	220	245
159	105	135	165	195	215	250	265	290
216	120	160	195	235	260	285	315	345
267	135	185	220	265	295	330	365	395
325	155	210	245	300	335	365	410	445
376	170	230	280	330	365	400	445	490
427	185	255	305	355	395	430	475	525
С 1 м² наружной поверхности изоляции
Цилиндрические поверхности	100	130	150	170	185	200	215	230
Плоские поверхности	100	130	150	180	200	225	250	280

Теплопотери 1 пог. м можно определить по формуле:

q_l=0,01n q₀ Δt ккал/(м·ч),

где q₀ – тепловые потери (см. таблицу 9.6);

n - поправочный коэффициент (см. таблицу 9.7).

Δt - температурный напор, ºС.

Таблица 9.6

*Тепловые потери q₀ для трубопровода диаметром 107мм при* *(t_ж1-t_ж2)=100 ºС*
*λ_из,* *ккал/м·ч·ºС*	Толщина изоляции, мм
*λ_из,* *ккал/м·ч·ºС*	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130
0,06	72	60	53	47	43	40	37	35	33	31	30
0,07	82	68	61	54	50	45	43	40	39	36	34
0,08	93	78	68	61	55	52	48	45	43	41	39
0,09	103	86	75	67	62	57	54	51	48	46	44
0,10	112	94	83	74	68	63	58	56	53	50	48
0,11	121	102	90	81	74	69	65	61	58	55	53
0,12	130	110	97	88	81	74	70	66	63	60	57
0,13	135	118	104	94	87	80	75	71	68	65	62
0,14	146	125	111	100	92	85	81	77	73	69	67
0,15	154	132	118	106	98	91	86	82	78	71	69

Таблица 9.7

Поправочный коэффициент п

Диаметр трубопро-вода, мм

Толщина изоляции, мм

100

110

120

130

140

0,44

0,47

0,48

0,49

0,65

0,66

0,67

0,70

0,78

0,79

0,80

0,81

0,82

0,83

0,87

0,88

0,89

0,91

133

1,18

1,16

1,15

1,14

1,13

1,12

159

1,36

1,34

1,32

1,30

1,26

219

1,78

1,76

1,72

1,67

1,64

1,62

1,60

1,56

1,54

273

2,15

2,08

2,04

1,96

1,92

1,87

1,82

1,78

325

2,55

2,48

2,40

2,32

2,27

2,25

2,16

2,13

2,10

2,05

376

2,90

2,80

2,72

2,60

2,58

2,53

2,45

2,37

2,35

2,33

2,32

2,28

Таблица9.8

Коэффициент теплопроводности, объёмный вес и температура применения теплоизоляционных и огнеупорных материалов
Наименование материала	Объёмный вес, кг/м³	Коэффициент теплопроводности, ккал/м ·ч· ºС	При температуре, ºС	Предельная температура, ºС
Алюминиевая фольга	120-130	0,055	20	550
Асбест	1200	0,25	100	100
Асбестовый картон	1000-1400	0,135+0,00016 t_ср	-	600
Асбестовая ткань: АТ-7, АТ-8, АТ-9	-	0,106+0,000159 t_ср	-	450 450 200
Асбестовый шнур	-	0,12+0,0002 t_ср	-	220
Асбозурит Д	650	0,16	100	900
Асбозурит Т	850	0,20	100	900
Асбослюда	580	0,12-0,118-0,125	0-50-100	600
Асботермит марки 500	500	0,10-0,115	30-100	600
Вата стеклянная	130	0,034+0,0003 t_ср	-	450
Войлок отеплительный	90	0,04-0,05	20	90
Вулканит	400	0,078-0,087	50-100	600
Древесноволкнистые плиты изоляционные	400	0.047	20	100
Изделия из ньювеля	275-300	0,09	200	375
Изделия из совелита	360-380	0,10	200	500
Изделия теплоизоляционные диатомовые	500	0.10-0,16	50-350	900
Магнезиальная мастика	1000	0,2	20	100
Минеральные плиты	350	0.065	30	60
Минеральная вата	200	0,045-0,055	30-100	600
Минеральный войлок	200	0,055	30	60-200
Новоасбозурит марки 600	350	0,12-0,135	30-100	600
Ньювель	350	0,70	50	350
Полихлорвинил	100	0,05	20	70
Пробковые плиты	260	0.05	20	120
Совелит	500	0,085	50	450
Стекловолокно (порошок)	590	0,075	30	-
Шамотные огнеупорные изделия	1900	0,6+0,00055 t_ср	-	1670

КОНВЕНТИВНЫЙ ТЕПЛОБМЕН.

По характеру движения теплоносителя (жидкость, газ) различают конвекцию вынужденную под действием внешних сил и свободную, при которой движение теплоносителя обусловлено неравномерным распределением его плотности в потоке в связи с протеканием процесса теплообмена. Передача тепла происходит через пограничный слой (ламинарный, турбулентный), и коэффициент теплоотдачи зависит от физических свойств самого слоя.

В случаях конвективного теплообмена различают две задачи:

1. Внутреннюю, когда жидкость (газ) движутся внутри канала;

2. Внешнюю, когда жидкость извне омывает поверхность тела.

Коэффициент теплоотдачи от среды к стенке и наоборот определяется через безразмерный критерий Nu Нуссельда, который находится в зависимости от критериев, определяющих характер движения (Re Рейнольдса) и изменения физических свойств (Pr Прандтля и др.).

Для определения критериев Nu и Re можно пользоваться номограммой (рис. 34). На ней сплошные линии используются для определения α_к и Nu, а пунктирные – для определения Re.

Критерии теплообмена.

Критерии Рейнольдса

Re =wd/ν,

Где w – средняя по сечению скорость потока, м/сек;

d - диаметр цилиндрической поверхности трубы, смачиваемый потоком, м; для некруглых каналов применяется эквивалентный диаметр, м, для щелей – толщина щели, для пластин – длина, м;

- коэффициент кинематической вязкости среды, м²/сек.

Критерии Прандтля

Pr = ν/α=αсγ/λ,

Где α=λ /сγ – коэффициент температуропроводности, м²/сек;

с – истинная изобарная теплоёмкость, ккал/кг· ºС;

λ - коэффициент теплопроводности, ккал/м·ч· ºС;

γ - удельный вес, кг/м³.

Критерий состоит из физических величин, которые относятся к одной из температур: средней потока, стенки или пограничного слоя (среднеарифмитическая между температурами потока и потока и стенки).

Критерии Нуссельда

Nu = α d/λ,

Где α – коэффициент теплоотдачи от среды к стенке и от стенки к среде, ккал/м²·ч· ºС;

λ - коэффициент теплопроводности, определяемый по средней температуре потока и температуре стенки, ккал/м·ч· ºС.

Критерии Грасгофа

Gr =gl ³ βΔt /ν ²,

Где l – геометрический размер (диаметр трубы при горизонтальном течении среды или высота стенки при вертикальном движении среды), м;

β - объёмный коэффициент расширения среды;

Δt - разность температур между средней температурой потока и температурой стенки, ºС.

В случаях внутренней задачи за определяющий размер принимается эквивалентный диаметр:

d_эев =АF/u,

Где F – площадь поперечного сечения канала, м²;

u - периметр сечения, по которому происходит передача тепла, м.

Для круглых труб d_эев = d_вн.

Зависимости критерии Нуссельда дляпроцессов теплообмена определяют из опыта и представляют в виде эмпирических формул, при которых указывают диапазон опытных значений определяющих критериев и температур. Коэффициент теплоотдачи находят по критерию Нуссельда:

α = λ Nu / l=(Re, Pr, Gr, l/ d).

Теплоотдача от газов к стенке.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания или воздуха к поверхности нагрева или от поверхности нагрева к воздуху можно определить по номограмме (см. рис. 34[7]).

Номограмма построена для шахматного и коридорного пучка труб (рис. 35) при поперечном омывании их продуктами сгорания, для трубного пучка при продольном омывании его воздухом и среднего состава продуктов сгорания (r _Н ₂ _О =0,11).

ОБОЗНАЧЕНИЯ:

s₁/ d и s₂ / d - относительные шаги шахматного пучка: продольный и поперечный;

d - диаметр трубы, м;

w - скорость потока, м/сек;

t - средняя температура потока, ºС;

с _s - коэффициент, зависящий от s₁/ d и s₂ / d;

Z _ш - число рядов шахматного пучка;

Z _к - число рядов коридорного пучка;

l / d - 0тношение длины трубы к диаметру.

ОРДИНАТЫ НОМОГРАММЫ:

I – значение Re для шахматного пучка,

I I - значение Re для коридорного пучка,

I I I - значение Re для пучка при продольном омывании воздухом.

Пунктирные линии в правой нижней четверти номограммы используются для определения Re, а сплошные – Nu и коэффициента теплоотдачи.

Пунктирными стрелками показан ключ и порядок определения коэффициента теплоотдачи по номограмме.

Пример определения коэффициента теплоотдачи.

Предварительно по заданным значениям s₁/ d и s₂ / d находим коэффициент с _s (см. график в верхней левой четверти). При заданных w =5,45м/сек, d =50мм и t₂ =300 ºС находим Re = 6,2 · 10 ³ на ординате I; при Z _ш =20 рядам и с _s =1,3 определяем Nu =72,5; и перемещаясь по направлению пунктирной линии ключа, находим α_к =59 ккал/м²·ч· ºС.

Максимально возможная ошибка в определении из-за изменения состава продуктов сгорания для нефтяных топлив не превышает 1%.

Теплофизические параметры сухого воздуха при 760 мм. рт. ст. приведены в таблице 9.10, а для дымовых газов – в таблице 9.11.

Таблица 9.10

Теплофизические параметры сухого воздуха при 760 мм. рт. ст
t, ºС	γ, кг/м³	с _р, ккал/кг· ºС	λ·10², ккал/м·ч·ºС	α, ·10² м²/ч	μ·10⁶, кг·сек/м²	ν ·10⁶, м²/сек	рz
-30	1,543	0,242	1,89	5,37	1,60	10,80	0,723
-20	1,395	0,241	1,96	5,83	1,65	12,79	0,716
-10	1,342	0,241	2,03	6,28	1,70	12,43	0,712
0	1,293	0,240	2,10	6,77	1,75	13,28	0,707
10	1,247	0,240	2,16	7,22	1,80	14,16	0,705
20	1,205	0,240	2,23	7,71	1,85	15,06	0,703
30	1,165	0,240	2,30	8,23	1,90	16,00	0,701
40	1,128	0,240	2,37	8,75	1,95	16,96	0,699
50	1,093	0,240	2,43	9,26	2,00	17,95	0,698
60	1,060	0,240	2,49	9,79	2,05	18,97	0,696
80	1,000	0,241	2,62	10,87	2,15	21,09	0,692
100	0,946	0,241	2,76	12,11	2,23	23,13	0,688
120	0,898	0,241	2,87	13,26	2,33	25,45	0,686
140	0,854	0,242	3,00	14,52	2,42	27,80	0,684
160	0,815	0,243	3,13	15,80	2,50	30,09	0,682
180	0,779	0,244	3,25	17,10	2,58	32,48	0,681
200	0,746	0,245	3,38	18,49	2,65	34,85	0,680
250	0,674	0,248	3,67	21,96	2,79	40,61	0,677
300	0,615	0,250	3, 96	25,76	3,03	48,33	0,674
400	0,524	0,255	4,48	33,52	3,37	63,09	0,678
500	0,456	0,261	4,94	41,51	3,69	79,38	0,687
600	0,404	0,266	5,35	49,78	3,99	96,89	0,699
700	0,362	0,271	5,77	58,82	4.26	115,4	0,706
800	0,329	0,276	6,17	67,95	4,52	134,8	0,713
1000	0,277	0,283	6,94	88,53	5,00	177,1	0,719

Таблица 9.11

Теплофизические параметры дымовых газов при 760 мм. рт. ст
t, ºС	γ, кг/м³	с _р, ккал/кг· ºС	λ·10², ккал/м·ч·ºС	α, ·10² м²/ч	μ·10⁶, кг·сек/м²	ν ·10⁶, м²/сек	рz
0	1,295	0,240	1,96	6,08	1,609	12,20	0,72
100	0,950	0,255	2,69	11,10	2,079	21,54	0,69
200	0,748	0,262	3,45	17,60	2,497	32,80	0,67
300	0,617	0,268	4,16	35,16	2,878	45,81	0,65
400	0,525	0,275	4,90	33,94	3,230	60,38	0,64
500	0,457	0,283	5,64	43,61	3,553	76,30	0,63
600	0,405	0,290	6,38	54,32	3,860	93,61	0,62
700	0,363	0,296	7,11	66,17	4,148	112,1	0,61
800	0,330	0,302	7,87	79,09	4,422	131,8	0,60
900	0,301	0,308	8,61	92,87	4,680	152,5	0,59
1000	0,275	0,312	9,37	109,21	4,930	174,3	0,58
1100	0,257	0,316	10,10	124,37	5,169	197,1	0,57
1200	0,240	0,320	10,85	141,27	5,402	221,0	0,56
Примечание: данные приведены для дымовых газов среднего состава: СО ₂ =13%, Н ₂ О= 11%, N ₂ =76%