Национальный исследовательский университет "МЭИ"

Кафедра теоретических основ теплотехники им. М.П. Вукаловича Расчётное задание № 1 по курсу «Тепломассообмен в оборудовании аэс»

Группа ТФ- 12 -20 Студент Вариант 14

Задача 1.

Задача 1.27 из задачника по ТМО [2] при L = 400*(Ном. Гр.+ Вариант)/2, м; w = 0.1+(Ном. Гр.+ Вариант)/10, м/с; α1 = 3000*√w. Для учета тепловых потерь за счет излучения принять степень черноты поверхности трубопровода (тепловой изоляции) 1 - (Ном. Гр.+ Вариант по журналу БАРС)*0.01, при температуре отнесения равной температуре атмосферного воздуха. Построить графики tж(х), q_L(x). Рассчитать тепловой поток потерь трубопроводов Q.

Указания: 1. Сравнить решение задачи по формуле Шухова и по алгоритму решения задачи 5 гл. 2 учебника [1].

2. Проанализировать результаты с точки зрения эффективности работы изоляции труб.

Литература к задаче 1

1. Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 2008.

2. Цветков Ф.Ф., Керимов Р.В., Величко В.И. Задачник по тепломассообмену. – М.: МЭИ, 2009.

Задача 2.

Масло марки МК, протекая через бак с расходом G2 = 0,155 кг/с, нагревается в нём от температуры t_ж1 = 45 ^оС до температуры t_ж2 = 60 ^оС. Греющим теплоносителем является сухой насыщенный водяной пар, конденсирующийся в горизонтальных змеевиках при давлении Р = 2,7000000000000002 бар, смонтированных внутри бака. Для снижения тепловых потерь бак покрыт слоем тепловой изоляции. Требуется определить величину поверхности змеевиков F₁, м², и расход греющего пара G₁, кг/с.

Для расчёта заданы следующие величины:

1. коэффициент теплоотдачи от пара к внутренней стенке поверхности змеевиков α₁ - 5100 Вт/(м2 К);

2. коэффициент теплоотдачи от наружной стенки поверхности змеевиков к маслу α₂ - 118 Вт/(м2 К);

3. коэффициент теплоотдачи от масла к стенкам бака α₃ - 55 Вт/(м2 К);

4. коэффициент теплоотдачи от изоляции бака к воздуху α₄ - 9 Вт/(м2 К);

5. температура окружающего воздуха t_ж3 - 28 ^оС;

6. толщина стенки бака δ₁ - 5 мм;

7. толщина изоляции бака δ₂ - 20 мм;

8. поверхность бака F₂ - 5 м².

Бак изготовлен из низкоуглеродистой стали, для тепловой изоляции использован (а) стекловата. Тепловые потери определить как при постоянной теплопроводности изоляции, так и с учетом её зависимости от температуры. Сравнить результаты.

Указание: Термическим сопротивлением стенки змеевиков пренебречь, изменением внешней поверхности бака из-за его изоляции пренебречь, применить формулы для теплопередачи через плоскую стенку.

Задача 3.

Цилиндрическую заготовку диаметром d = 330 мм и длиной L = 350 мм, с начальной температурой t₀ = 700 ^оС поместили в охладительный бассейн с температурой жидкости t_ж = 20 ^оС, в котором она начала охлаждаться при постоянном коэффициенте теплоотдачи α = 80 Вт/(м² К). Свойства материала заготовки: марка - Сталь 40Ni15Cr, плотность - 9073 кг/м³, удельная теплоёмкость - 460 Дж/(кг К), теплопроводность - 11,6 Вт/(м К)

Рассчитать температурное поле в цилиндре как функцию радиуса r и линейной координаты х в момент времени τ₁ = 6 мин от начала охлаждения, результаты вычислений свести в таблицу, построить графики t(х, 0, τ₁), t(х, r₀, τ₁), t (0, r, τ₁), t(L/2, r, τ₁).

Рассчитать температуру в центре цилиндра как функцию времени, для стадии регулярного режима охлаждения вычислить, имитируя эксперимент, темп охлаждения цилиндра и температуропроводность материала заготовки.

Вычислить количество теплоты, отданной цилиндром за время охлаждения от его начала, до момента τ₁.

Решить задачу в MathCad.

Дата выдачи: 16 май. 24 г. Подпись преподавателя

Национальный исследовательский университет "МЭИ"