Задание № 3 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.
Задача № 1
Сухой насыщенный пар с давлением ρ конденсируется на наружной поверхности вертикальной трубы. Температура поверхности (tс), длина (l) и диаметр (d) трубы, а также давление пара (ρ) приведены в табл.11 по вариантам.
Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи ( 
) и количество конденсата, стекающего с трубы за 1 час (G, кг/ч)
Таблица 11
| № вар | |||||
| p, бар | 0,0424 | 0,0737 | 0,123 | 0,701 | 1,013 |
| d, мм | |||||
| l, м | 2,5 | 4,5 | |||
| tc,оС |
Задача № 2
Сухой насыщенный пар с давлением ρ конденсируется на наружной поверхности горизонтальной трубы. Температура поверхности (tс), длина (l) и диаметр (d) трубы, а также давление пара (ρ) приведены в табл.12 по вариантам.
Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи ( ) и количество конденсата, стекающего с трубы за 1 час (G, кг/ч)
Таблица 12
| № вар | |||||
| p, бар | 0,0424 | 0,0737 | 0,123 | 0,701 | 1,013 |
| d, мм | |||||
| l, м | 2,5 | 4,5 | |||
| tc, оС |
Задача № 3
Сухой насыщенный пар, движущийся со скоростью wп=10м/с, конденсируется на наружной поверхности горизонтальной трубы. Температура наружной поверхности (tс), длина ее (l) и диаметр (d), а также давление пара (ρ) приведены в табл.13 по вариантам.
Таблица 13
| № вар | |||||
| p, бар | 0,0424 | 0,0737 | 0,123 | 0,701 | 1,013 |
| d, мм | |||||
| l, м | 2,5 | 4,5 | |||
| tc, оС |
Задача № 4
При пузырьковом кипении воды в условиях естественной конвекции известны давление воды (ρ) и плотность теплового потока, подводимого к поверхности нагрева (qc).
Рассчитать коэффициент теплоотдачи (α) используя:
а) уравнение Кружилина,
б) эмпирическую формулу α=f (ρ, qc).
Оценить (в процентах) отклонение полученных результатов.
Рассчитать температуру на поверхности нагрева (tс) и количество испаряющейся жидкости с 1м2 поверхности нагрева за 1 час (G, кг/ч). Исходные данные приведены в табл. 14 по вариантам.
Таблица 14
| № вар | |||||
| p, бар | 1,013 | 1,985 | 4,76 | 10,03 | 15,55 |
| qc, Вт/м2 | 2104 | 3104 | 5104 | 7104 | 9104 |
Задача № 5
Кипящая вода движется по трубе со скоростью (w). Температура внутренней поверхности трубы (tс), давление (ρ), скорость воды (w), внутренний диаметр трубы (d) приведены в табл.15 по вариантам.
Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи ( ) от поверхности трубы к кипящей воде.
Таблица 15
| № вар | |||||
| p, бар | 1,013 | 1,985 | 4,76 | 10,03 | 12,55 |
| d, мм | |||||
| w, м/с | 0,5 | 0,8 | 0,3 | 0,1 | |
| tc, оС |
ЗАДАНИЕ № 4
Теплообмен излучением
Задание № 4 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.
Задача № 1
Рассчитать плотность потока излучения (q, Вт/м2) между двумя плоскими параллельными поверхностями с температурами t1 и t2, степенями черноты ε1 и ε2. Расстояние между поверхностями мало по сравнению с их размерами.
Как изменится плотность лучистого теплового потока (q', Вт/м2), если между двумя поверхностями установить экран со степенью черноты εэ?
Исходные данные для расчета приведены в табл.16 по вариантам.
Таблица 16
| № вар | |||||
| t1, оС | |||||
| t2, оС | |||||
| ε1 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,4 | 0,5 |
| ε2 | 0,8 | 0,9 | 0,85 | 0,9 | 0,95 |
| ε3 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,2 | 0,15 |
Задача № 2
Рассчитать потерю тепла излучением с 1м длины горячей трубы (q, Вт/м), расположенной на открытом воздухе.
Наружный диаметр трубы (d), температура наружной поверхности (tс), температура воздуха (tж) даны в табл. 2 по вариантам. Степень черноты поверхности трубы εс=0,9.
Как изменится потеря тепла излучением (q', Вт/м), если трубу заключить в кожух из жести со степенью черноты εк=0,4?
Размеры и форма кожуха даны в табл.17.
Таблица 17
| № вар | |||||
| d, мм | |||||
| tc, oC | |||||
| tж, оС | |||||
| Форма и размеры кожуха в мм | Круглого сечения dк=250 | Квадратного сечения со стороной а=200 | Прямоугольного сечения со сторонами а∙б=340∙360 | Квадратного сечения со стороной а=410 | Прямоугольного сечения со сторонами а∙b=440∙ |
Задача № 3
Рассчитать теплообмен излучением между дымовыми газами и внутренней поверхностью дымовой трубы для 1 м длины трубы (q, Вт/м).
Степень черноты поверхности трубы εс=0,95.
Дымовые газы содержат 11 % водяных паров(Н2О) и 13 % углекислого газа (СО2) по объему. Общее давление газов ро=1ат.
Средняя температура газов ( 
), диаметр (d) и температура внутренней поверхности трубы (tс) даны в табл. 18 по вариантам.
Таблица 18
| № вар | |||||
| d, мм | |||||
| tс, оС | |||||
| , оС
|
Задача № 4
Рассчитать теплообмен излучением между дымовыми газами и внутренней поверхностью газохода для 1 м длины трубы (q, Вт/м). Канал газохода в поперечном сечении имеет форму прямоугольника со сторонами a х b.Степень черноты поверхности газохода εс=0,95.
Дымовые газы содержат 15 % водяных паров (Н2О) и 13 % углекислого газа (СО2) по объему. Общее давление газов ро=1 ат.
Размеры газохода, температура его внутренней поверхности (tс), средняя температура газов ( ) даны в табл. 19 по вариантам.
Таблица 19
| № вар | ||||||||
| a · b,м2 | 0,5·1,5 | 0,7·1,5 | 0,6·1,2 | 0,8·1,4 | 0,9·1,7 | |||
| tс, оС | ||||||||
| , оС
| ||||||||
Задача № 5
Рассчитать плотность потока тепла (q, Вт/м2) передаваемого излучением, от дымовых газов к поверхности труб пароперегревателя парового котла.
Трубы расположены в шахматном порядке, наружный диаметр труб d, продольный и поперечный шаги s1=s2=2d. Дымовые газы содержат 4 % водяных паров (Н2О) и 10 % углекислого газа (СО2) по объему. Общее давление газов ро=1 ат. Степень черноты поверхности труб εс=0,8.
Наружный диаметр труб (d), температура их поверхности (tс), средняя температура дымовых газов ( ) даны в табл. 20 по вариантам.
Таблица 20
| № вар | |||||
| d,мм | |||||
| , оС
| |||||
| tс, оС |
ЗАДАНИЕ № 5
Теплообменные аппараты
Задание № 5 содержит 5 задач для 25 вариантов. Каждый студент решает одну задачу в соответствии со своим вариантом.
Задача №1
В кожухотрубном пароводяном теплообменнике производится подогрев воды, движущейся в трубах, за счет тепла конденсации сухого насыщенного пара на поверхности труб.
Давление воды р=1бар, температуры на входе в теплообменник (t'2), на выходе (t''2), расход воды (Gв) и давление конденсирующегося пара (ρ) даны в табл.21 по вариантам. Конденсат на выходе из теплообменника имеет температуру насыщения (ts) при давлении р.
Принять средний коэффициент теплопередачи от пара к воде через стенку трубы К=3000 Вт/м2 ·К. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
Рассчитать расход пара (Gп, кг/с) и площадь поверхности нагрева теплообменника (F,м2).
Представить графики изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности нагрева по схемам прямотока и противотока. Как влияет схема движения теплоносителей (прямоток и противоток) на результаты расчета?
Таблица 21
| № вар | |||||
| t2' ,оС | |||||
| t2'', оС | |||||
| Gв, кг/ч | 105 | 5·104 | 104 | 2·104 | 7·104 |
| ρ, бар | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 |
Задача № 2
В трубчатом воздухоподогревателе воздух нагревается за счет тепла дымовых газов. Дымовые газы движутся по трубам, поперечныйпоток воздуха омывает трубный пучок.
Расход воздуха (Gв), температуры воздуха на входе (t'2) и на выходе (t''2), расход дымовых газов (Gг), температура дымовых газов на входе (t'1)даны в табл.22 по вариантам.
Принять коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воздуху через стенку трубы К=30 Вт/(м2 ·К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
Рассчитать температуру дымовых газов на выходе (t''1) и площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя (F,м2).
Таблица 22
| № вар | |||||
| Gв, кг/с | |||||
| t2' ,оС | |||||
| t2'', оС | |||||
| Gв, кг/ч | |||||
| t'1, оС |
Задача № 3
В противоточном теплообменнике типа «труба в трубе» горячее трансформаторное масло охлаждается водой. Трансформаторное масло движется по внутренне латунной трубе с диаметром d2/d1=14/12 мм. Вода движется по кольцевому зазору. Внутренний диаметр наружной трубы d3=22 мм. Скорость масла (w1) и температуры его на входе (t'1) и на выходе (t1'') из теплообменника, а также скорость воды (w2) и температура воды на входе в теплообменник (t2') даны в табл.23 по вариантам.
Принять средний коэффициент теплопередачи от масла к воде через стенку трубы К=230 Вт/(м2 ·К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
Определить температуру воды на выходе из теплообменника (t2''), площадь поверхности теплообмена (F,м2) и общую длину теплообменной поверхности (м).
Представить график изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.
Таблица 23
| № вар | |||||
| w1, м/с | 3,5 | 2,5 | |||
| t1' ,оС | |||||
| t1'', оС | |||||
| t2' ,оС | |||||
| w2, м/с | 2,5 | 2,2 | 1,7 | 1,9 |
Задача № 4
В трубчатом испарителе воды горячим теплоносителем является технологический сухой насыщенный пар, подаваемый в межтрубное пространство при давлении р1.За счет тепла конденсации пара в трубах кипит и испаряется вода при давлении р2. На вход испарителя подается сухой насыщенный пар при давлении р1 и кипящая вода при давлении р2, на выходе из испарителя – конденсат с температурой насыщения (ts1) при давлении р1 и сухой насыщенный пар с температурой (ts2) при давлении р2. Давления p1, p2 и расход воды (G2) даны в табл.24 по вариантам.
Принять средний коэффициент теплопередачи от пара к воде через стенку трубы К=2200 Вт/(м2 ·К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
Определить расход пара (G1, кг/ч) и площадь поверхности теплообмена испарителя (F,м2).
Представить график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.
Таблица 24
| № вар | |||||
| p1, бар | 3,6 | ||||
| p2, бар | 1,5 | 2,2 | |||
| G2, кг/ч |
Задача № 5
Трубчатый испаритель воды обогревается дымовыми газами. Давление воды р, температура воды на входе в испаритель равна температуре насыщения (ts) при давлении р, на выходе – сухой насыщенный пар.
Давление воды (р), температура дымовых газов на входе (t1') и на выходе из испарителя (t1''), а также расход газов (G1) даны в табл. 25 по вариантам.
Принять средний коэффициент теплопередачи от пара к воде через стенку трубы К=70 Вт/(м2 ·К). потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
Определить расход воды (G2, кг/с) и площадь поверхности теплообмена испарителя (F, м2).
Представить график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.
Таблица 25
| № вар | |||||
| p1, бар | 2,7 | 3,4 | 4,4 | 5,6 | 6,5 |
| t1' , оС | |||||
| t1'', оС | |||||
| G1, кг/с |
ЗАДАНИЕ № 6
Дата: 2016-10-02, просмотров: 260.
