Атмосферный воздух, в основном состоящий из кислорода, азота, углекислого газа, содержит всегда некоторое количество водяного пара. Смесь сухого воздуха и водяного пара называется влажным воздухом. Влажный воздух при данном давлении и температуре может содержать разное количество водяного пара. Если смесь состоит из сухого воздуха и насыщенного водяного пара, то его называют насыщенным влажным воздухом. В этом случае во влажном воздухе находится максимально возможное для данной температуры количество водяного пара. При охлаждении этого воздуха, будет происходить конденсация водяного пара. Парциальное давление водяного пара в этой смеси равно давлению насыщения при данной температуре. Если влажный воздух содержит при данной температуре водяной пар в перегретом состоянии, то он будет называться ненасыщенным. Так как в нем находится не максимально возможное для данной температуры количество водяного пара, то он способен к дальнейшему увлажнению. Поэтому такой воздух используют в качестве сушильного агента в различных сушильных установках.
Абсолютная влажность – это масса пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха (r п, кг/м3). Для ненасыщенного влажного воздуха
r п = 1/vп,
где vп, м3/кг – удельный объем перегретого пара.
Для насыщенного влажного воздуха
 , 
|
где 
, м3/кг – удельный объем сухого насыщенного пара.
Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности воздуха (r п) к максимально возможной при данной температуре абсолютной влажности воздуха ( 
):
 .
|
Для насыщенного влажного воздуха: r п = , j =1 (j = 100%).
Для сухого воздуха r п = 0, j = 0.
Для ненасыщенного влажного воздуха 0 < j < 100%.
 .
|
Относительная влажность измеряется психрометром (прибором, состоящим из двух термометров - “сухого” и “мокрого”, рис.7.2).Она является функцией следующих параметров: j = f(tc, (tc- tм)) и определяется по психрометрическим таблицам или графикам.
Влагосодержание – это отношение массы пара, содержащегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха:
 .
|
h-d- диаграмма влажного воздуха
Для определенного атмосферного давления строится h-d- диаграмма. В учебной и технической литературе обычно приводятся или прилагаются диаграммы, построенные для среднего значения атмосферного давления
p = 745 мм рт. ст. В h-d- диаграмме (рис. 7.3):
1) линии постоянных энтальпий h, кДж/(кг.с.в.) проведены под углом 1350 к вертикали;
2) tc, 0С – изотермы «сухого» термометра;
3) tм, 0С – изотермы «мокрого» термометра;
4) j, % - линии относительных влажностей;
5) pп = f(d)– линия парциальных давлений пара.
Тема 2.5. Основные понятия и определения процесса теплообмена. Теплопроводность. Теплопередача и теплообменные аппараты.
Студент должен
знать: основные понятия и определения процесса теплообмена, теплопроводность, теплопередачу и виды теплообменных аппаратов;
уметь: выполнять теплотехнические расчеты рекуперативных теплообменных аппаратов и подбирать их по каталогам.
Процесс теплообмена. Теплопроводность. Температурное поле. Температурный градиент. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности и его величина для различных технических материалов. Стационарная теплопроводность в плоской и цилиндрической стенках.
Конвективный теплообмен. Особенности теплоотдачи при кипении и конденсации жидкости.
Теплопередача через плоскую однослойную и многослойную стенки. Коэффициент и термическое сопротивление теплопередачи. Методы интенсификации теплообмена. Теплопередача через цилиндрическую стенку. Тепловая изоляция.
Теплообменные аппараты, их классификация. Основные положения теплового расчета. Уравнения теплопередачи и тепловых балансов теплоносителей. Средний температурный напор. Сравнения прямоточных и противоточных схем движения теплоносителей.
Практическая работа № 5
Теплотехнический расчет теплообменных аппаратов.
Вопросы для самоконтроля.
1. Что изучает теория теплообмена?
2. Способы теплопередачи.
3. Что такое теплопроводность? Коэффициент теплопроводности.
4. Что такое теплообмен?
5. Классификация теплообменных аппаратов.
Теория теплообмена – учение о процессах распространения тепла.
Теплопроводность однослойной плоской стенки:
t 1 – t 2
Q = λ S δ ; Вт – уравнение Фурье, где
Q – тепловой поток, Вт Вт
λ - коэффициент теплопроводности, м С0
S - площадь поверхности стенки, м2
t1, t2 - температура внутренней и наружной поверхностей стенки.
Теплопроводность многослойной плоской стенки:
t 1 – t 2
Q = S Σ δi ; Вт
λi
Удельный тепловой поток:
t 1 – t 2 Вт
q = Σ δi ; м2
λi
Конвективный теплообмен – это теплообмен между твердым телом и жидкостью (или газом), сопровождающийся одновременно теплопроводностью и конвенцией.
Переход теплоты от стенки к жидкости (или обратно) называют теплоотдачей.
Q = αS (tcт - tж) , Вт – уравнение Ньютона, где
Вт
α – коэффициент теплоотдачи, м2 0С
tст – температура стенки, 0С
tж – температура жидкости, 0С
S- площадь стенки
Теплопередача – это теплообмен между двумя средами через разделяющую их твердую стенку.
Q = RS (tC1 – tC2), Bm
q = R (tC1 – tC2), Bm/м2, где
Bm
R – коэффициент теплопередачи, м2 0C
1_____
R = 1 δ 1
α1 + λ + α2
Для многослойной стенки:
R = 1 δi 1
α1 + Σ λ i + α2
Задача 15. Температура наружной поверхности котла 4730С, толщина стенки 20 мм, коэффициент теплопроводности 46,6 Вт/м 0С. С внутренней стороны стенка котла покрыта слоем накипи 1 мм теплопроводность ее 1,168 Вт/м 0С, температура внутренней поверхности стенки 4130С. Определить удельный тепловой поток.
Дано: Решение:
t1 = 4730С t 1 – t 2 __ 473 – 413___
t2 = 4130С q = δ1 δ2 = 0,02 0,001 =
δ1 = 20 мм = 0,02 м λ1 + λ2 46,6 + 1,168
δ2 = 1 мм = 0,001 м
λ1 = 46,6 Вт/м 0С = 46800 Вт/м2 = 46,8 кВт/м2
λ2 = 1,168 Вт/м 0С
q - ?
Задача 16. Определить тепловой поток через кирпичную стенку длиной 5 м, высотой 3 м, толщиной 250 мм, если на поверхностях стенки поддерживается температура 200С и –300С, а коэффициент теплопроводности 0,696 Вт/м 0С.
| Дано: l = 5 м h = 3 м δ = 250 мм = 0,25 м t1 = 200С t2 = - 300С λ = 0,696 Вт/м 0С | Решение:
Q = S λ 
S = h l
Q = h l λ = 5*3*0,696*  = 2088 Bт = 2,088 кBт
|
Q - ?
Задача 17. Для принятых теплопотер в системе охлаждения двигателя Д–240 – 65 кВт определите требуемую площадь теплорассеивающей поверхности радиатора. Примите среднюю температуру воды в радиаторе 870С, наружного воздуха 370С, коэффициент теплопередачи радиатора 170 Вт/м2 0С.
Дано: Решение:
Q = 65 кВт = 65000 Вт Q = S R (t1 – t2)
t1 = 870С __Q ___ __ 65000___
t2 = 370С S = R (t1 – t2) = 170 (87 – 37) = 7,6 м2
R = 170 Вт/м2 0С
S - ?
Задача 18. Определить удельный тепловой поток через плоскую стенку парового котла и температуры поверхности стенок, если заданы: температура поточных газов 20000С, температура охлаждающей воды 270С. Коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке 467, от стенки к воде 3500 Вт/м2 0С. Толщина стенки 5 мм, коэффициент теплопроводности 11,6 Вт/м 0С.
Дано: Решение:
t1 = 20000C q = R (t1 – t2)
t2 = 270C ____1_____ ________1________
L1 = 4467 Вт/м2 0С R = 1 δ 1 = _1_ 0,005 1_ =
L2 = 3500 Вт/м2 0С α1 + λ + α2 467 + 11,6 + 3500
δ = 5 мм = 0,005 м
λ = 11,6 Вт/м 0С = 350 Вт/м
q = 350 (2000 – 27) = 690000 Вт/м2
q - ? q = α1 (t1 – tсm1)
tст1, tст2 - ? q 690 * 103
tcm1 = t1 - α1 = 2000 - 467 = 521,30C
q = α2 (tcm2 – t2)
q 690 * 103
tcm2 = t2 + α2 = 27 + 3500 = 2240C
Дата: 2019-02-19, просмотров: 366.
