Расчетно-графическая работа по "Теплотехнике"

Задание 1

На наружной поверхности стальных трубок теплообменного аппарата с толщиной стенки δ2 и с теплопроводностью λ2=45 Вт/(м·К) происходит конденсация водяного пара при давлении Р. Интенсивность теплоотдачи при конденсации выражается коэффициентом α1. Внутри труб нагревается вода или воздух при средней температуре tж2. Интенсивность теплоотдачи от стенок труб к вторичному теплоносителю выражается коэффициентом α2. В процессе эксплуатации аппарата со стороны пара на поверхности труб образуется слой накипи толщиной δ1 с теплопроводностью λ1, а со стороны нагреваемого теплоносителя – слой ржавчины толщиной δ3 с теплопроводностью λ3=1,15 Вт/(м·К).

[pic 1][pic 2][pic 3]

Считая стенку труб плоской выполнить сравнительный расчёт теплопередачи

1. От пара через стенку к воде;
2. От пара к воздуху.

1. Определить частные термические сопротивления теплоотдачи Rα1 и Rα2 и термические сопротивления теплопроводности отдельных слоёв Rλ1, Rλ2, Rλ3

Rα1 = 1/α1 = 1/6500 = 0,000154 м2 К/Вт

Rλ1 = δ1 /λ1 = 0,0006/0,5= 0,0012 м2 К/Вт

Rλ2 = δ2 /λ2 = 0,0045/45 = 0,0001 м2 К/Вт

Rλ3 = δ3 /λ3 = 0,001/1,15 = 0,0008696 м2 К/Вт

Rα2 = 1/α2 = 1/12000 = 0,0000833 м2 К/Вт

(Rα2возд = 1/α2 = 1/43 = 0,0233 м2 К/Вт)

2. Определить эквивалентную теплопроводность λэкв загрязнённой стенки;

[pic 4]=(0,0006+0,0045+0,001)/(0,0012+0,0001+0,0008696)=2,812Вт/(м∙К).

3. Определить полные термические сопротивления теплопередачи для чистой стенки R1 и загрязнённой стенки R2;

R1 = Rα1 + Rλ2 + Rα2 = 0,000154 + 0,0001+ 0,0000833 = 0,0003373 м2 К/Вт

R2 = Rα1 + Rλ1 + Rλ2 + Rλ3 + Rα2 = 0,000154 + 0,0012 + 0,0001 + 0,0008696 + 0,0000833 = 0,0024069 м2 К/Вт

(R1возд = 0,000154 + 0,0001 + 0,0233 = 0,02355 м2 К/Вт)

(R2возд = 0,000154 + 0,0012 + 0,0001 + 0,0008696 + 0,0233 = 0,0256 м2 К/Вт)

4. Определить соответствующие коэффициенты теплопередачи k1 и k2 и их соотношение;

k1 = 1/ R1 = 1/0,0003373 = 2964,72 Вт/(м2 К)

k2 = 1/ R2 = 1/0,0024069 = 415,47 Вт/(м2 К)

(k1возд = 1/0,02355 = 42,463  Вт/(м2 К))

(k2возд = 1/0,0256 =  39,0625  Вт/(м2 К))

5. Определить отношение k1/k2 , выражающее снижение интенсивности теплопередачи через стенку вследствие образования слоёв загрязнений с низкой теплопроводностью;

...