Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент теплоотдачи с поверхности провода

Конвективный теплообмен

Условие задачи : Температура поверхности вертикальной стенки высотой h=3 м равна tс=10°С. Температура воздуха в помещении tж=20°С. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке.

Задача 243

Условие задачи : Определить коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней стенке трубы диаметром d=17 мм, если температура стенки tс=30°С, а температура воды в трубе tж=60°С. Скорость воды в трубе w=0,5 м/с.

задача 236

Условие: Тепло горячей воды, движущейся внутри круглой горизонтальной трубы, передается воздуху, омывающему трубу по наружней поверхности свободным потоком. Требуется определить коэффициенты теплоотдачи водой внутренней поверхности трубы и наружной ее поверхности к воздуху, а также коэффициент теплопередачи от воды к воздуху. Внутренний диаметр трубы d1=30 мм, толщина стенки трубы δ=3,0 мм; длина трубы l=1,4 м; материал трубы – красная медь, с коэффициентом теплопроводности λ=378 Вт/(м•К) ; средняя скорость воды в трубе w=0,35 м/с; средняя температура воды в трубе tж1 =80°С, температура воздуха tж2 =20°С.

Задача 232

Условие: Определить потери теплоты в единицу времени с одного погонного метра горизонтально расположенной цилиндрической трубы диаметром d=270мм в окружающую среду, если температура стенки трубы tст=230 °С, а температура воздуха tв=25 °С. Коэффициент теплоотдачи определять из критериальных уравнений теплоотдачи при поперечном обтекании трубы. Особое внимание обратить на вид конвекции, режим течения и определяющую температуру. Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре. Лучистым теплообменом пренебречь. Расчет вести для режима смешанной конвекции, средняя скорость движения воздуха w=0,1 м/с.

Задача 228

Условие: Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв=15ºС, давление р=1МПа, скорость w. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху-α1, а так же линейную плотность теплового потока q, если внутренний диаметр трубы
d1=40 мм, а толщина ее δ =3 мм, теплопроводность λ= 20 Вт/м•К.
Температура и коэффициент теплоотдачи горячих газов, омывающих трубу равны соответственно t2=700ºС, α2=40 Вт/м•К, w =10 м/с, λв•102=2,55 Вт/(м• К); νв•106 =14,61 м2/с.

Задача 217

Условие:
Электрошина сечением h х δ=100мм х10мм и удельным сопротивлением ρ, установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого tж. При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать 70 °C. Определить коэффициент теплоотдачи α, допустимую силу тока J и величину теплового потока, теряемую в окружающую среду, если длина электрошины l.
Указание. Для расчета коэффициента теплоотдачи в условиях естественной конвекции пользоваться зависимостью вида
.
Значения коэффициента В и показателя степени n, в зависимости от произведения Gr Pr приведены в таб. 1.
Таблица 1

Задача 217

Данные: tж= 26 °C; ρ= 0,0300 (ом•мм2)/м; l= 8 м.

Задача 156

Условие: Изолированный горизонтальный трубопровод проложен на открытом воздухе, температура которого tж=-35°С. Температура наружной поверхности изоляции равна tст=45°С, наружный диаметр изоляции равен d=100мм. Определить коэффициент теплоотдачи и тепловые потери с 1м длины трубопровода. Во сколько раз возрастут тепловые потери, если трубопровод будет обдуваться поперечным потоком воздуха со скоростью w=6м/с ?

Задача 136

Условие:Определить тепловой поток от неизолированного трубопровода наружним
диаметром d=100мм и длинной l=4м к окружающему воздуху.Температура стенки tс=120°С, температура воздуха tж=4°С. Расположение трубопровода вертикальное.

Задача 128

Задача 128

Задача 128

Задача 128

Задача 128

Задача 123

Условие: Определить потери теплоты в единицу времени с одного погонного метра горизонтально расположенной цилиндрической трубы диаметром d=290мм в окружающую среду, если температура стенки трубы tс=200 °С, а температура воздуха tв=10 °С. Коэффициент теплоотдачи определять из критериальных уравнений теплоотдачи при поперечном обтекании трубы. Особое внимание обратить на вид конвекции, режим течения и определяющую температуру. Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре. Лучистым теплообменом пренебречь. Расчет вести для режима вынужденной конвекции, средняя скорость движения воздуха w=3 м/с.

Способ определения коэффициента теплоотдачи провода воздушной линии электропередачи

Изобретение относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использовано в городском электротранспорте, в частности в системах электроснабжения тяги и нетяговых потребителей. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют температуру провода при протекании по нему тока, температуру окружающей среды и скорость ветра, определяют периметр сечения провода и вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле. Даны выражения для определения периметра витых и фасонных проводов. Технический результат заключается в повышении точности определения теплоотдачи провода и расширении области применения. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам и может использоваться в системах электроснабжения тяги и нетяговых потребителей для защиты контактной сети и электрических сетей от перегрева проводов. Оно может использоваться также для защиты от перегрева проводов контактной сети городского и других видов транспорта, а также электрических сетей и воздушных линий общего назначения.

Известны защиты проводов от перегрева с вычислением температуры провода на основе решения уравнения теплового баланса, в которое входит коэффициент теплоотдачи провода, определяемый в нелинейном преобразователе в зависимости от скорости ветра (см. Авторское свидетельство СССР №854768, кл. B60M 3/00, 1981; Авторское свидетельство СССР №1778852, кл. H02H 5/04, B60M 3/00, H02H 3/08, 1992).

Читайте так же:
Номинальный ток теплового расцепителя обозначение

Такой способ определения коэффициента теплоотдачи обладает низкой точностью, поскольку значение коэффициента теплоотдачи зависит не только от скорости ветра, но и от ряда других факторов (температуры провода, температуры окружающей среды, площади поверхности и формы сечения провода).

Известен способ определения коэффициента теплоотдачи, в котором коэффициент теплоотдачи αт в уравнении теплового баланса определяется как αт=pV 0,6 , где p — постоянный коэффициент, V — скорость ветра (см. Петрова Т.Е., Карминский В.А. Расчет нагрева проводов при ветрах. Режимы работы, автоматическое управление и техническая диагностика систем электроснабжения железных дорог. Труды. Межвузовский тематический сборник. Выпуск 171. Ростов-на-Дону: РИИЖТ, 1983, с.80-85). Этот способ реализован в устройстве «Тепловая защита контактной сети» (см. Герман Л.А. и др. Тепловая защита контактной сети. Применение ЭВМ и микропроцессорной техники в системе тягового электроснабжения. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск №121. М.: Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта, 1984, с.75-78).

К недостаткам способа относится низкая точность из-за слишком приблизительного определения коэффициента теплоотдачи, поскольку не учитываются указанные выше влияющие факторы (температура провода, температура окружающей среды, площадь поверхности и форма сечения провода).

Прототипом выбран способ, в котором определяют перегрев провода и температуру окружающей среды, а также скорость ветра и вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле

где ε — степень черноты поверхности провода;

b, q — постоянные величины, зависящие от марки провода;

tокр — температура окружающей среды;

θ — перегрев провода, равный разности температуры провода t и температуры окружающей среды tокр;

V — скорость ветра

(см. Патент РФ №2022826, кл. B60M 1/00, H02H 5/04, 3/08, G01K 1/16, 1994).

К недостаткам прототипа относятся узкая область применения только для тех форм и сечений проводов, для которых экспериментально определены значения коэффициентов b и q, и снижение точности при температурах окружающей среды, характерных в эксплуатации для условий профилактического подогрева проводов для предотвращения отложений на них гололеда.

Известно, что коэффициент теплоотдачи αт нагретого провода, обтекаемого воздухом, температура которого меньше температуры провода, равен

где αтк — коэффициент теплоотдачи конвекцией, αтл — коэффициент теплоотдачи излучением.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией αтк в прототипе выражен формулой (второе слагаемое в формуле (1))

постоянные величины b и q которой определяются по опытным значениям для конкретных проводов.

К недостаткам такого подхода относится то, что этой простой формулой можно пользоваться лишь в том случае, если в реальных установках условия протекания процесса теплообмена в точности соответствуют тем, какие были при проведении экспериментов, на основании которых получены эти формулы (см. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977, с.66). Другим недостатком является невозможность использования формулы (3) для тех проводов, которые имеют другую форму или другие размеры по сравнению с испытанными.

Все имеющиеся в литературе формулы для определения коэффициента теплоотдачи проводов воздушных линий (см., например, Дмитриев К.С. Программа TOKPG для оперативных расчетов на ЭВМ токов и времени плавки гололеда на проводах ВЛ в зависимости от метеоусловий. Электрические станции, 1997, №12, с.23-16; Левченко И.И., Сацук Е.И. Нагрузочная способность и мониторинг воздушных линий электропередачи в экстремальных условиях. Электричество, 2008, №4, с.3-8) основаны на теории внешнего обтекания труб круглого сечения (Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Е.В.Аметистов и др. М.: Энергоиздат, 1982, с.173-176). В то же время провода (тросы) воздушных линий состоят из витых проволок, поэтому сечение провода отличается от круга. Еще более сложную форму имеют фасонные контактные провода, а неучет их формы снижает точность определения коэффициента теплоотдачи.

Коэффициент теплоотдачи излучением вычисляют по известной классической формуле

где T — абсолютная температура провода;

Tокр — абсолютная температура окружающей среды, K.

В прототипе вместо этого выражения использована более простая формула (первое слагаемое в формуле (1))

которая при температурах провода от 100°C до 140°C и температурах окружающей среды от 10°C до 40°C имеет погрешность до 3%. Такой диапазон температур характерен для условий нормальной нагрузки и перегрузки проводов по току в летних условиях.

При профилактическом подогреве проводов (т.е. в таком специально создаваемом в эксплуатации режиме, при котором гололед на проводах контактной сети или воздушных линий электропередачи не отлагается) температура окружающей среды может быть от -1°C до -10°C, а температура провода от 1°C до 2°C. В этих условиях погрешность формулы (5) возрастает в несколько раз и может составить около 15%, что снижает точность определения коэффициента теплоотдачи.

Техническим результатом являются повышение точности определения коэффициента теплоотдачи провода воздушной линии электропередачи и контактной сети и расширение области применения на провода как круглого, так и сложного некруглого сечения.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что определяют температуру нагрева круглого, витого или фасонного провода при протекании по нему тока, измеряют температуру окружающей среды и скорость ветра, дополнительно определяют периметр поперечного сечения провода и вычисляют коэффициент теплоотдачи αт по формуле, Вт/(м 2 ·K)

Читайте так же:
Тепловая защита двигателей постоянного тока

где V — скорость ветра, м/с;

Р — периметр поперечного сечения провода, м;

λ — теплопроводность воздуха, Вт/(м·К);

ν — кинематическая вязкость воздуха, м 2 /с;

a, b — постоянные коэффициенты;

αтл — коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м 2 ·K).

Значения коэффициентов a и b принимают равными

В диапазоне температур окружающей среды от -20°C до +50°C принимают

В этом диапазоне температур значение коэффициента теплоотдачи излучением можно вычислить по формуле

где t — температура провода, °C;

tокр — температура окружающей среды, °C;

ε — степень черноты поверхности провода.

Температуры t и tокр измеряют известными приборами, скорость ветра измеряют известными анемометрами. Значения коэффициентов ε, λ, ν находят по известным справочным данным. Для воздуха принимают

Значение периметра P поперечного сечения провода находят либо измерением, либо по предложенным ниже формулам.

Для витых проводов используется формула, м

где d — диаметр проволок наружного повива провода, мм;

p — число проволок в наружном ряду повива.

Если значение p неизвестно, то его вычисляют с округлением до ближайшего меньшего целого числа по выражению

где D — расчетный диаметр витого провода, мм.

Для контактных проводов используется формула, м

где A, R — стандартные (справочные) размеры поперечного сечения контактного провода, мм;

Киз — коэффициент, учитывающий износ контактного провода, принимаемый для контактной сети переменного тока равным 1, а постоянного тока — равным 0,97;

М — слагаемое, значение которого принимают для фасонного контактного провода равным 13,07 мм, а для фасонного овального — равным 15,07 мм.

Новыми признаками способа являются добавление в последовательность операций определения периметра поперечного сечения провода и новой формулы для определения коэффициента теплоотдачи. Предложенный способ имеет более высокую точность и более широкую область применения, т.к. пригоден не только для круглых проводов, но и для проводов некруглого сечения (например, витых и фасонных контактных).

Осуществление способа выполняется известными техническими средствами.

1. Способ определения коэффициента теплоотдачи круглого, витого или фасонного провода воздушной линии электропередачи и контактной сети, при котором определяют температуру провода при протекании по нему тока, измеряют температуру окружающей среды и скорость ветра и вычисляют коэффициент теплоотдачи αт по формуле αтткхл, где αтк — коэффициент теплоотдачи конвекцией, αтл — коэффициент теплоотдачи излучением, отличающийся тем, что дополнительно определяют периметр поперечного сечения провода и вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле

где V — скорость ветра, м/с;
Р — периметр поперечного сечения провода, м;
λ — теплопроводность воздуха, Вт/(м·К);
ν — кинематическая вязкость воздуха, м 2 /с;
a, b — постоянные коэффициенты;
αтл — коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м 2 ·К).

2. Способ по п.1, в котором принимают

3. Способ по п.1, в котором в диапазоне температур окружающей среды от -20°С до +50°С принимают
, ;
,

4. Способ по п.1, в котором в диапазоне температур окружающей среды от -20°C до +50°С принимают
αтл=4,44ε(1+0,008t(1+0,0045tокр),
где t — температура провода, °С;
tокр — температура окружающей среды, °С;
ε — степень черноты поверхности провода.

5. Способ по п.1, в котором для витого провода (троса), скрученного из нескольких проволок, периметр поперечного сечения Р вычисляют по формуле

где d — стандартный (справочный) диаметр проволок наружного повива провода, мм;
p — число проволок в наружном ряду повива провода, значение которого, если оно неизвестно, определяют округлением до ближайшего меньшего числа по формуле

где D — расчетный (справочный) диаметр провода, мм.

6. Способ по п.1, в котором для фасонного контактного провода периметр поперечного сечения Р вычисляют по формуле

где A, R — стандартные (справочные) размеры поперечного сечения контактного провода, мм;
Киз — коэффициент, учитывающий износ контактного провода, принимаемый для контактной сети переменного тока равным 1, а постоянного тока равным 0,97;
М — слагаемое, значение которого принимают для фасонного контактного провода равным 13,07 мм, а для фасонного овального равным 15,07 мм.

теплофизика задачник

температура поверхности плиты 110 о С , а температура обдувающего потока воздуха 20 о С .

Физические параметры воздуха при температуре 20 о С ( прило —

λ = 2,59 10 − 2 Вт/(м К); ν = 15,06 10 − 6 м 2 / с; Pr = 0,703.

Значение критерия Рейнольдса находим по уравнению (209):

Так как Re>10 5 выбираем уравнение (231):

Nu = 0,032 (4,98 10 5 ) 0,8 = 1155 .

Коэффициент теплоотдачи и тепловой поток соответственно

1155 2,593 10 − 2

= 20 Вт (м 2 К) ; Q * = 20 1,5 1 (110 − 20) = 2700 Вт .

94 Определить коэффициент теплоотдачи вертикальной стенки высотой 2 м воздуху , если средняя температура стенки 120 о С , а тем —

пература воздуха вдали от стенки 20 о С .

Теплоотдача при свободном движении рассчитывается по фор —

муле (234). Определяющая температура равна

t = 120 + 20 = 70 o C .

Физические параметры воздуха при определяющей температу —

Читайте так же:
Тепловая защита автоматического выключателя обозначение

ре 70 о С ( приложение К ):

λ = 2,96 10 − 2 Вт/(м К); ν = 20,02 10 − 6

Определим значение произведения критерия Грасгофа и Пран —

Gr Pr = 9,81 2 3 (120 − 20) 0,694 = 39,55 10 9 . 343 (20,02 10 − 6 ) 2

При таком значении комплекса коэффициенты в уравнении

(234) равны – табл . 5: С =0,135; n=0,33.

Nu = 0,135 (39,55 10 9 ) 0 , 33

303 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток при движении воздуха в трубе диаметром 56 мм длиной 2 м со скоро —

стью 5 м / с , если средняя температура воздуха 120 о С , а средняя тем —

пература стенки трубы 100 о С .

Ответ : α = 19,14 Вт /( м 2 ·К ); Q * = 135 Вт .

304 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток при движении воды в трубе диаметром 8 мм длиной 360 мм , если расход воды составляет 108 л / ч , средняя температура воды 50 о С , а

средняя температура стенки трубы 30 о С .

Ответ : α = 3660 Вт /( м 2 ·К ); Q * = 663 Вт .

305 Как изменится значение коэффициента теплоотдачи при турбулентном и ламинарном течениях жидкости в трубе , если диа —

метр трубы увеличить соответственно в 2, 3 и 4 раза , сохраняя тем —

пературы и скорости движения постоянными ?

Ответ : при турбулентном режиме α уменьшится со —

ответственно в 1,15; 1,25 и 1,32 раза ; при ла —

минарном режиме – в 1,595; 2,08 и 2,56 раза . 306 Как изменится значение коэффициента теплоотдачи при

турбулентном и ламинарном течениях жидкости в трубе , если скоро —

сти движения увеличить соответственно в 2, 3 и 4 раза , сохраняя диаметры и температуры постоянными ?

Ответ : при турбулентном режиме α увеличится со —

ответственно в 1,74; 2,41 и 3,03 раза ; при ламинар —

ном режиме – в 1,257; 1,437 и 1,58 раза .

307 По щелевому каналу 3 х 90 мм длиной 3 м протекает вода со скоростью 2 м / с . Определить коэффициент теплоотдачи и тепло —

вой поток от стенки канала к воде , если средняя температура воды по длине канала 50 о С , а средняя температура стенки по длине канала

Ответ : α = 14000 Вт /( м 2 ·К ); Q * = 4,68 · 10 5 Вт .

308 По индукционной катушке радиоэлектронного устройства ,

выполненного в виде змеевика из трубки с внутренним диаметром трубки 10 мм , протекает охлаждающая вода со скоростью 0,8 м / с . Оп —

ределить температуру воды на выходе из трубки змеевика , если тем —

пературу воды на входе в змеевик 16 о С , средняя температура стенки змеевика 70 о С , число витков 45, диаметр витков 250 мм . Потери теп —

лоты в окружающую среду не учитывать .

Ответ : t = 81 о С .

309 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток от стенок канала атомного реактора , охлаждаемого водой , если диа —

метр канала 9 мм , его длина 1,6 м , средняя скорость воды 4 м / с , тем —

пература воды на входе в канал 155 о С , на выходе — 265 о С , а средняя температура стенки трубы 270 о С .

Ответ : α = 31100 Вт /( м 2 ·К ); Q * = 8450 Вт .

310 Плоская тонкая пластина длиной l = 2,5 м омывается пото —

ком воздуха ( вдоль длины ) со скоростью 3 м / с при температуре 20 о С .

Определить характер пограничного слоя и его толщину на расстоянии от передней кромки пластины x=0,2 l; x=0,5l; x=l.

311 Плоская стенка длиной 1,5 м и шириной 1 м омывается продольным потоком воздуха . Скорость и температура набегающего потока соответственно равны 4 м / с и 20 о С ; температура поверхности пластины 50 о С . Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой по —

ток , переданный пластиной воздуху .

Ответ : α = 6,47 Вт /( м 2 ·К ); Q * = 291 Вт .

312 Тонкая пластина длиной 2 м и шириной 0,5 м с обеих сто —

рон омывается продольным потоком воды со скоростью 5 м / с , темпе —

ратура набегающего потока 10 о С ; средняя температура поверхности пластины 50 о С . Определить средний по длине коэффициент теплоот —

дачи и тепловой поток , переданный пластиной воде .

Ответ : α = 1840 Вт /( м 2 · R); Q * = 147200 Вт .

313 Как изменятся коэффициент теплоотдачи и тепловой поток

в условиях примера 91, если скорость воздуха увеличить в 3 и 5 раз ?

Ответ : увеличится в 1,93 и 2,637 раз .

314 Железный электропровод диаметром 10 мм охлаждается поперечным потоком воздуха , скорость и средняя температура кото —

рого соответственно равны 2 м / с и 15 о С . Определить коэффициент теплоотдачи поверхности провода воздуху и допустимую силу тока в электропроводе при условии , что температура провода не должна

превышать 95 о С . Удельное электрическое сопротивление провода

ρ = 0,098 Ом·мм 2 / м .

Ответ : α = 42,7 Вт /( м 2 ·К ); I = 294 A.

Читайте так же:
Выключатель теплого пола поменять

315 Решить задачу 314 при условии , что скорость воздуха уменьшится в 2 раза , а другие величины останутся без изменения .

Ответ : α = 28,15 Вт /( м 2 ·К ); I = 238,5 A.

316 Как изменятся коэффициент теплоотдачи и допустимая сила тока в условиях задачи 314, если воздух омывает электропровод под углом атаки 50 о , а все другие параметры останутся без измене —

Ответ : α = 37,6 Вт /( м 2 ·К ); I = 276 A.

317 Определить коэффициент теплоотдачи и тепловой поток на 1 м трубы , омываемой поперечным потоком воды , если наружный диаметр трубы 20 мм , температура ее поверхности 60 о С , температура воды 20 о С и ее скорость 0,8 м / с .

Ответ : α = 6500 Вт /( м 2 ·К ); q= 16350 Вт / м .

318 Определить средний коэффициент теплоотдачи и тепло —

вой поток в воздухонагревателе , состоящем из 11 рядов с числом труб

83, расположенных в шахматном порядке . Поток воздуха омывает этот пучок под углом атаки 70 о со скоростью в наиболее узком месте

8 м / с . Диаметр и длина труб соответственно равны 33 мм и 3 м ; сред —

няя температура поверхности труб 430 о С , средняя температура воз —

Ответ : α = 75,6 Вт /( м 2 ·К ); Q * = 1,8 · 10 5 Вт .

319 Как изменится коэффициент теплоотдачи для условий примера 92, если трубы в пучке расположены в шахматном порядке ?

Ответ : α = 1005 Вт /( м 2 ·К ).

320 Определить коэффициент теплоотдачи от горизонтальной плиты шириной 1 м длиной 3 м , если теплоотдающая поверхность об —

ращена вниз и температура ее 125 о С , а температура воздуха вдали от плиты 15 о С .

Ответ : α = 4,92 Вт /( м 2 ·К ).

321 Определить коэффициент теплоотдачи для условий зада —

чи 320, если теплоотдающая поверхность плиты обращена вверх .

Ответ : α = 9,15 Вт /( м 2 ·К ).

322 Витковый электронагреватель из нихромовой проволоки диаметром 0,5 мм имеет температуру 500 о С . Определить коэффици —

ент теплоотдачи на поверхности проволоки и силу тока , проходящую через электронагреватель , если температура окружающего воздуха

20 о С , а удельное сопротивление проволоки ρ = 1,1 Ом·мм 2 / м .

Ответ : α = 63,46 Вт /( м 2 ·К ); I = 2,92 A.

323 Определить коэффициенты теплоотдачи и удельные поте —

ри теплоты с двух горизонтально расположенных паропроводов диа —

метрами 200 и 100 мм , если температуры их стенок одинаковы и рав —

ны 310 о С , а температура воздуха вдали от паропровода 26 о С .

Ответ : α 1 = 8,24 Вт /( м 2 ·К ); q 1 = 2340 Вт / м 2 ; α 2 = 9,18 Вт /( м 2 ·К ); q 2 = 2610 Вт / м 2 .

324 Определить тепловые потери от стенки размером 1 х 2 м ,

установленной по большему размеру под углом 60 о к вертикали , если температура теплоотдающей поверхности , обращенной вверх , 80 о С , а

температура воздуха 10 о С .

Ответ : α ϕ = 7,67 Вт /( м 2 ·К ); Q* = 1075 Вт .

325 Как изменятся коэффициент теплоотдачи и тепловые по —

тери , если для условий задачи 324 теплоотдающая поверхность об —

ращена вниз под тем же углом к вертикали , а все другие параметры остаются без изменения ?

Ответ : α ϕ = 5,42 Вт /( м 2 ·К ); Q* = 758 Вт .

326 Определить эквивалентный коэффициент теплопроводно —

сти и тепловой поток на единицу длины цилиндрической воздушной прослойки толщиной 20 мм , если температура горячей и холодной по —

верхностей соответственно равны 80 и 20 о С , а средний диаметр про —

Ответ : λ ЭКВ = 9,64 · 10 -2 Вт /( м·К ); q L =90,7 Вт / м .

327 Определить , при какой толщине водяной прослойки в огра —

ниченном пространстве влиянием конвекции можно пренебречь , т . е .

передача теплоты от горячей стенки к холодной будет обуславливать —

ся только теплопроводностью жидкости . Температура горячей поверх —

ности 14 о С , температура холодной поверхности 6 о С .

Ответ : δ = 0,15 мм .

328 Для условий задачи 327 определить толщину воздушной прослойки .

Ответ : δ = 10,1 мм .

329 Для обогрева используют горизонтальную трубу , в которой протекает горячая вода . Определить коэффициент теплоотдачи и те —

пловой поток , если диаметр трубы 0,1 м , длина 10 м , температура по —

верхности трубы 85 о С , температура воздуха 20 о С .

Ответ : α = 6,93 Вт /( м 2 ·К ); Q * =1414 Вт .

2.3 Лучистый теплообмен

Теплообмен излучением ( лучистый теплообмен ) свойственен всем телам , температура которых не равна абсолютному нулю .

Коэффициент конвективной теплоотдачи таблица. Уравнение конвективной теплоотдачи

Для определения коэффициента теплоотдачи берут число Нуссельта (критерий) в которое входит коэффициент теплоотдачи. Остальные критерии, выполняют роль аргументов этой функции и выбираются в зависимости от характера движения жидкости. Составленная таким образом функция называется критериальным уравнением. При вынужденном движении жидкости, согласно теории подобия, применяются следующие критериальные уравнения:

Читайте так же:
Тепловое реле защищает от токов короткого замыкания

где
— коэффициент температуропроводности.

Так как для газов число Прандтля Pr=const, то

При естественной конвекции применяется критериальное уравнение:

— естественная конвекция.

Теплоотдача при вынужденной конвекции.

При вынужденной конвекции коэффициент теплоотдачи зависит от следующего условия: характера движения жидкости или газа. С возрастанием числа Рейнольдса увеличивается турбулентность, а значит возрастает теплообмен и коэффициент α. При турбулентном движении жидкости в гладких трубах при Re>
, применяется импереческое уравнение для вычисления числа Нуссельта:

Nu=0.021·
·
·A

Справедливо, если число Рейнольдса Re 50 ,

где l- длина трубы

d — диаметр трубы.

Значение α получаются средним для всей длины трубы.

Теплообмен при свободной конвекции.

Теплообмен при свободном движении наблюдается вдоль нагретой стенки и происходит вследствие разности температур. Характер движения потока при свободной конвекции изменяется от ламинарного до турбулентного, и одновременно с этим изменяется и коэффициент теплоотдачи α.

;

С,n- Коэффициенты, которые определяют из справочников в зависимости от величины аргументов (Gr;Pr)

λ- коэффициент теплопроводности.

l- определяющий размер за который принимается высота стенки или длина вертикальной трубы.

В случае горизонтальной трубы за определяющий размер определяется диаметр d.

Лучистый теплообмен.

Тепловое излучение – есть результат превращения внутренней энергии тел в энергию электромагнитных колебаний. Тепловое излучение как процесс распространения электромагнитных волн характеризуется длиной волны λ и частотой колебаний:

с- скорость света. (В вакууме
м/с)

Тепловой поток, излучаемый на всех длинах волн с единицей поверхности тела по всем направлениям называется поверхностной плотности потока интегрального излучения E .

Часть энергии излучения Eпад, падающего на тело поглощается Eа, часть отражается Er и частично проникает сквозь него E∆.

Это уравнение теплового баланса можно записать в безразмерной форме:

Где А- коэффициент поглощения.

R- коэффициент отражения.

D- коэффициент пропускания.

Тело, поглощающее все падающие на него излучения, называется абсолютно черным , для него А=1.

Тела для которых А 10 000)

С s – коэффициент, учитывающий геометрическую компоновку пучка труб – зависит от продольного S 2 и поперечного S 1 шагов,

С s = 1+ 2S 1 – 3 1– S 2 3 -2

ë – коэффициент теплопроводности газов при средней температуре потока, Вт/(м⋅К) или ккал/м⋅ч⋅гр.;

d – наружный диаметр труб, м;

w – средняя скорость газов, м/с;

í – коэффициент кинематической вязкости газов при средней температуре потока, м 2 /с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией в поперечно-омываемом пучке труб (рис. 7.9.):

á к = С s ⋅ С z ⋅ d í 0,6 ⋅ Pr 0,33 , Вт/(м 2 ⋅ К),

где: С s зависит от S 1 и ϕ s ;

ϕ s = (S 1 /d – 1) (S ′ 2 /d), S ′ 2 – средний диагональный шаг труб (рис. 7.9.);

при 0,1 50d С l = 1,0.

Частные формулы для определения коэффициентов теплоотдачи конвекцией

Для высокотемпературных тепловых агрегатов (по Н.Н. Доброхотову):

á к = 10,5W 0 , Вт/м 2 К (или á к = 9W 0 , ккал/м 2 час град), где: W 0 – скорость газов в топочном пространстве, отнесенная к 0° С, т.е. нм 3 /с.

Для движения дымовых газов (воздуха) по кирпичным каналам размерами от 40×40 до 90×90 мм (по М.С. Мамыкину):

W 0 0,8 4 W 0,8 4

á к = 0,9 √ T , Вт/м 2 К (или 0,74 √ T , ккал/м 2 час град),

где: Т – абсолютная температура газов, °К; d – приведенный диаметр в м;

Для свободного движения воздуха вдоль вертикальных поверхностей стен при невысоких температурах (по М.С. Мамыкину):

á к = 2,56 √ t 1 – t 2 , Вт/м 2 К (или 2,2 √ t 1 – t 2 , ккал/м 2 час град), где:

(t 1 – t 2) – разность температур поверхностей стен и газа. Для горизонтальной поверхности, обращенной вверх, вместо коэффициента 2,56 (2,2) принимается 3,26 (2,8) и для обращенной вниз 1,63 (1,4).

Для насадок регенеративных теплообменных аппаратов (по М.С. Мамыкину):

á к = 8,72 , Вт/м 2 ⋅К (или á к = 7,5 , ккал/м 2 ⋅час⋅град).

Спокойная вода – металлическая стенка (по Х. Кухлингу):

á к = 350 ÷ 580, Вт/(м 2 ⋅К);

Текущая вода – металлическая стенка (по Х. Кухлингу):

á к = 350 + 2100 √ W , Вт/(м 2 ⋅К), где W – скорость в м/с.

Воздух – гладкая поверхность (по Х. Кухлингу):

á к = 5,6 + 4W, Вт/(м 2 ⋅К), где W – скорость в м/с.

На рис. 7.17.–7.22. приведены номограммы для определения á к графическим методом.

Рис. 7.17. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков, αк = Cz⋅Cф⋅αн, Вт/м2⋅К (ккал/м2⋅ч⋅град) (rH2О – объемная доля водяных паров)

Рис. 7.18. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков, αк = Cz⋅Cф⋅αн, Вт/м2⋅К (ккал/м2⋅ч⋅град), (rH2О – объемная доля водяных паров)

Рис. 7.19. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при продольном омывании гладких труб воздухом и дымовыми газами

Рис. 7.20. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при продольном омывании гладких труб некипящей водой, α = C ⋅ α , Вт/м2 ⋅К (ккал/м2 ⋅ч⋅град)

Рис. 7.21. Коэффициент теплоотдачи конвекцией для пластинчатых воздухоподогревателей при Re

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector