Расчет характеристик плазменного реактора

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Институт металлургии и материаловедения

Кафедра металлургии цветных металлов и химической технологии

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Технология наноматериалов»

на тему: «Расчет характеристик плазменного реактора»

                                                                             Выполнил: студент гр. ММХТ-22

                                                                             Ильина Ю.В.

                                                                             Проверил: к.т.н., доцент

                                                                             Полях Ольга Анатольевна

Новокузнецк

2022г

Расчет распределения температуры внутренней поверхности нефутерованного и футерованного реактора

2 вариант

Исходные данные:

Толщина слоя футеровки 0,0025 м;

Материал футеровки – карбид кремния;

Теплопроводность материала футеровочного – 13,0 Вт (мК)

Коэффициент теплопередачи со стороны охлаждающей воды 1100 Вт (м2К);

Температура охлаждающей воды – 308 К;

Продолжительность теплообмена – 1,0 с;

Поверхность теплообмена – 1,000 м3;

Толщина стального кожуха – 0,002 м;

Поверхности теплообмена – 1 м3;

Продолжительность теплообмена – 1с;

Теплопроводность стального кожуха – 46,5;

Температура охлаждающей воды – 308;

Коэффициент теплоотдачи с внутренней поверхности канала реактора:

        (1)[pic 1]

;                        [pic 2]

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Тепловой поток к стенке нефутерованного реактора, представляющий собой стальной кожух, определяется по зависимости:

                                                                                       (2)[pic 3]

[pic 4]

где  a1 - коэффициент теплоотдачи с внутренней поверхности канала реактора;     a2 - коэффициент теплоотдачи со стороны охлаждающей воды;

       δ2 - толщина остального кожуха;

       λ2 -  теплопроводность стального кожуха;

       F - поверхность теплообмена;

       τ - продолжительность теплообмена;

       Т - среднемассовая температура плазменного потока;

        t - температура охлаждающей воды.

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Температура на внутренней поверхности стального кожуха:

                                        ;                                                                     (3)[pic 5]

;[pic 6]

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Температура внешней поверхности стального кожуха:

                                            ;                                               (4)[pic 7]

;[pic 8]

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Тепловой поток к стенке футерованного реактора определяется по зависимости:

                          ;                                                                (5)[pic 9]

;[pic 10]

где  - коэффициент теплоотдачи с внутренней поверхности канала реактора (для футерованного реактора);[pic 11]

 - коэффициент теплоотдачи со стороны охлаждающей воды (для футерованного реактора);[pic 12]

      δ1 - толщина слоя футеровки;

      λ1 -  теплопроводность слоя футеровки.