24 Теплообмен в жидкостях и газах
24.1 Определить средний коэффициент теплоотдачи от пара к трубам конденсатора, выполненного в виде горизонтального коридорного трубного пучка, состоящего из n=14 рядов труб по высоте.
Наружный диаметр труб d=16 мм. Шаг труб по горизонтали s=1,25d (рис. 8-9). Поверхность теплообмена всех рядов труб в пучке одинакова.
На поверхности труб конденсируется сухой насыщенный водяной пар под давлением р=9,8 кПа, движущийся сверху вниз. Скорость потока пара перед верхним рядом труб ω1=35 м/c. Температура поверхности всех трубок tc=35 ºС.
При расчете принять давление пара и температурный напор неизменными по высоте пучка.
Ответ: α=13700 Вт/(м²·К).
Учебник: Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче Москва «Энергия» 1980.pdf
24.2 Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв, давление р=0,1 МПа и скорость ω. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху α1, а также погонный тепловой поток, если внутренний диаметр трубы d1, толщина ее стенки δ и теплопроводность λ=15 Вт/(м·К). Снаружи труба омывается горячими газами температурой tг, коэффициент теплоотдачи α2. Исходные данные для решения задачи выбрать из табл.6.
— Коэффициент теплоотдачи внутри трубы рассчитывать с использованием критериального уравнения. Выбор уравнения производить с учетом режима течения воздуха по каналу
Таблица 6
| tг, ºС | α2, Вт/(м2·К) | ω, м/c | tв, ºС | d, м | δ, мм |
| 950 | 20 | 20 | 10 | 0,02 | 2 |
Ответ: α1=81,1 Вт/(м²·К), q=901 Вт/м.
24.3 По цилиндрическому каналу диаметром d=14 мм движется вода. Расход воды G, ее температура на входе t′. На каком расстоянии от входа средняя по сечению температура воды достигнет t″, если температура внутренней поверхности канала tст=100ºС постоянна?
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | G, кг/ч | t’, ºC | t», ºC |
| 1 | 420 | 10 | 85 |
Ответ: l=2,164 м.
24.4 Определить значение коэффициента теплоотдачи при течении воздуха по цилиндрической трубе диаметром d=40 мм. Средняя температура воздуха tв, давление р=0,3 МПа, расход G. Относительная длина трубы l/d>50.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | tв, ºС | G, кг/ч |
| 1 | 60 | 25 |
Ответ: α=9,6 Вт/(м²·К).
24.5 Определить среднее значение коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании пучка коридорно расположенных труб диаметром d=20 мм, если средняя определяющая скорость воздуха в пучке ω, средняя температура воздуха tв. Какова средняя линейная плотность теплового потока в пучке ql, если температура поверхности трубы tст постоянна и равна 200ºС? Поправкой на число рядов труб пренебречь.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | ω, м/с | tв, ºС |
| 1 | 6,0 | 30 |
Ответ: α=71,4 Вт/(м²·К), q=12138 Вт/м.
24.6 На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром d=20 мм и высотой Н=2 м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении р=1·105 Па (рис. 8-4). Температура поверхности трубы tc=94,5 ºС.
Определить средний по высоте коэффициент теплоотдачи от пара к трубе и количество пара G, кг/ч, которое конденсируется на поверхности трубы.
Ответ: α=7840 Вт/(м²·К), G=8 кг/ч.
Учебник: Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче Москва «Энергия» 1980.pdf
24.7 Определить необходимую площадь поверхности нагрева котла производительностью G = 4 т/ч пара при давлении р = 15,7·105 Па. Предполагаемый температурный напор
Δt = tc – ts = 10ºC
Ответ: F = 6 м².
Учебник: Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче Москва «Энергия» 1980.pdf
24.8 Определить требуемые значения кинематического коэффициента вязкости vм и скорости течения жидкости ωм в модели, в которой исследуется теплообмен при вынужденной конвекции. Коэффициент температуропроводности жидкости в модели ам=0,8·10-6 м²/c. В образце, представляющем собой канал с эквивалентным диаметром d0, протекает воздух со средней скоростью ω0. Определяющая температура воздуха t0, давление р0=0,3 МПа. Геометрические размеры модели в шесть раз меньше размеров образца.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2
| Предпоследняя цифра шифра | ω0, м/c | t0, ºС | d0, мм |
| 1 | 10 | 80 | 100 |
Ответ: vм=0,559·10-6 м²/c, ωм=1,59 м/c.
24.9 (Вариант 25) Определить полный тепловой поток от стенок труб к воде, которая движется в поперечном направлении в межтрубном пространстве кожухотрубного аппарата, заполненного фреоном.
Исходные данные взять из табл.7 и 8 по цифрам шифра. Схема теплоотдачи представлена на рис.3.
Таблица 7
| Геометрические характеристики аппарата | Обозначение, единицы измерения | Значение |
| Диаметр аппарата | D, мм | 500 |
| Диаметр труб | d, мм | 26 |
| Число труб | n, шт | 20 |
| Длина аппарата | L, м | 2,0 |
Таблица 8
| Характеристики сред | Обозначение, единицы измерения | Значение |
| Температура поверхности труб | t1, ºC | 14 |
| Температура воды | t2, ºC | 8 |
| Скорость движения воды | ω, м/c | 0,7 |
| Плотность воды | ρ, кг/м3 | 1·103 |
Ответ: Q=33,7 Вт.
Все задачи из: Крысин А.Г. Иваненко В.П. Теплотехника СПбГТЭУ 2012
24.10 Определение теплофизических параметров и термодинамических свойств при заданных условиях конденсации
При заданных условиях конденсации определить: а) средний коэффициент теплоотдачи; б) тепловой поток, отводимый через стенку трубы при конденсации пара; в) расход конденсата, стекающего с трубы (режим конденсации рассматривать как пленочную конденсацию неподвижного пара).
Исходные данные принять по таблице в соответствии с Вашим вариантом задания (Номер варианта соответствует Вашему порядковому номеру в оценочной ведомости.)
Вариант 11 соответствует варианту 1
Вариант 12 соответствует варианту 2
Вариант 13 соответствует варианту 3 и т.д.
Исходные данные к задаче
| Вариант | 3 |
| Давление сухого насыщенного пара р, кПа | 4,24 |
| Пар конденсируется на внешней стенке трубы | Труба расположена вертикально |
| Длина трубы, м | 3 |
| Диаметр трубы, м | 0,02 |
| Средняя температура стенки, ºС | 20 |
Ответ: α=1084 Вт/(м²·К), G=3 кг/ч.
