- •Под редакцией проф. В. С. Силецкого Допущено Министерством высшего и среднего специального образования ссср в качестве учебного пособия для неэнергетических специальностей вузов
- •74 Бечгородск.;я ' областная ' библиотека
- •Предисловие к первому изданию
- •Часть первая техническая термодинамика
- •Глава I введение
- •Контрольные вопросы и примеры к I главе
- •Глава II
- •Контрольные вопросы и примеры к II главе
- •Контрольные вопросы и примеры к III главе
- •Глава IV реальные газы
- •Глава V первый закон термодинамики
- •Г л а в а VI теплоемкость газов. Энтропия
- •3 В. В. Нащокин .65
- •§ 6Т11. Тепловая Тя-диаграмма
- •Глава VII
- •CpdT vdp , dv dp
- •Контрольные вопросы и примеры к VII главе
- •Глава VIII . Второй закон термодинамики
- •Глава IX характеристические функции и термодинамические потенциалы. Равновесие систем
- •Контрольные вопросы и примеры к IX главе
- •Водяной пар,
- •_ Масса сухого насыщенного пара во влажном
- •Масса влажного пара
- •Глава XII
- •Глава XIII истечение газов и паров
- •Контрольные вопросы Ли примеры к XIII главе
- •Глава XIV
- •Глава XV влажный воздух
- •Глава XVI [ компрессоры
- •Глава XVII циклы двигателей внутреннего сгорания
- •Глава XVIII
- •V Лг изоб изох'
- •Глава XIX циклы паротурбинных установок
- •Контрольные вопросы и примеры к XIX главе
- •Глава XX циклы атомных электростанций, парогазовых и магнитогидродинамических установок
- •Контрольные вопросы к XX главе
- •Глава XXI циклы холодильных установок
- •* С. Я. Г е р ш. Глубокое охлаждение. Госэнергоиздат, 1957, стр. 85.
- •Глава XXII
- •Контрольные вопросы к XXII главе
- •Глава XXIII
- •Глава XXIV теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода, коэффициент теплопередачи
- •Глава XXV
- •2 В. В. Нащокин
- •Контрольные вопросы к XXV главе
- •Глава XXVI конвективный теплообмен
- •Физические свойства жидкостей
- •Режимы течения и пограничный слой
- •Числа подобия
- •Теореме! подобия
- •Контрольные вопросы к"XXVI главе
- •Глава XXVII
- •Контрольные вопросы и примеры к XXVII главе
- •Глава XXVIII
- •Контрольные вопросы и примерь! к XXVIII главе
- •Глав а XXIX теплообмен излучением
- •Степень черноты полного нормального излучения для различных материалов
- •Средняя длина лучей для газов, заполняющих объем различной формы
- •Контрольные вопросы и примеры к XXIX главе
- •Глава XXX теплообменные аппараты
- •1 1 ТуСру 4190
- •Глава XXXI
- •Воздух (абсолютно сухой)
- •Кдж/(моль- град)
- •Кдж/(кг-град)
- •"50. Н о з д р е в в. Ф. Курс термодинамики. «Высшая школа», 1961.
- •Глава I. Введение 5
- •Глава VII. Термодинамические процессы идеальных газов ...... 79
- •Глава VIII. Второй закон термодинамики , 95
- •Глава IX. Характеристические функции и термодинамические потен- циалы. Равновесие систем 124
- •Глава XII. Основные термодинамические процессы водяного пара . . 173 § 12-1. Общий метод исследования - термодинамических процессов
- •Глава XV. Влажный воздух . . 214
- •Глава XVII. Циклы двигателей внутреннего сгорания 235
- •Глава XVIII. Циклы газотурбинных установок и реактивных двига- телей 253
- •Глава XX. Циклы атомных электростанций, парогазовых и магнито-
- •Глава XXI. Циклы холодильных установок 299
- •Часть вторая. Теплопередача
- •Глава XXII. Основные положения теплопроводности 315
- •Глава XXIV. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях третьего рода. Коэффициент теплопередачи . . 337 § 24-1. Передача теплоты через плоскую однослойную и многослойную
- •Глава XXV. Теплопроводность при нестационарном режиме . . . 352
- •Глава XXVI. Конвективный теплообмен . . 363
- •Глава XXVII. Конвективный теплообмен в вынужденном и свобод- ном потоке жидкости 386
- •Глава XXX. Теплообменные аппараты зд7
- •Глава XXXI. Тепло- и массоперенос во влажных телах , 460
- •Владимир Васильевич Нащокин техническая термодинамика и теплопередача
1 1 ТуСру 4190
Физические свойства теплоносителя — воды при средней температуре, равной „
,1 = <1±^!ШЗ-1 2. 2
следующие: плотность р! = 972 кг/м3; кинематическая вязкость \г = 0,365 • 10~6 мЧсек; коэффициент теплопроводности Я = = -0,674 вт/(м '• град); коэффициент температуропроводности аг. •= ■■ = 1,66 • Ю-7 мУсек; критерий Прандтля Ргх = 2,2.
Физические свойства нагреваемой воды при средней температуре, равной
г '»+<!_ 17+ 47 ^3.о°С 2 2
следующие: плотность р2 = 995 кг/м3; кинематическая вязкость у2 = 0,776 • 10_6 мЧсек; коэффициент теплопроводности Я = 0,62 вт/(м • град); коэффициент температуропроводности о = = 1,495 • Ю-7 мУсек; критерий Прандтля Рг2 == 5,2. * Скорости движения равны: греющей воды
^! = ^- = ! =0,96 м/сек;
Р1ш11 , 972.3,14.0,037» ' ;
нагреваемой воды
4та 4-1,14 1 ло /
Щ = ——— = ■ = 1,03 м сек.
Рг^ф2 —й\) 995-3,14 (0,0542 - 0,042)
. Число Рейнольдса для греющей воды.составляет
Яе^^- = (Т,96.0,037.10» т v! 0,365
Коэффициент теплоотдачи определяем из уравнения (27-8):
№ = 0,021 Ие?'8 Рг0-43 (РгЖ1/Ргст)0-25 е, 11й > 50, поэтому ц = 1.
Температуру стенки принимаем равной
гст1 = 0,5 Цг + t2) = 0,5 (80 + 32) = 56° С.
При этой температуре по табл. XI приложения Ргст1 = 3,2, тогда
N11 = 0,021 • 97300°.8 • 2,2°.43 (2,2/3,2)0-25 = 262,
а коэффициент теплоотдачи аь от греющей воды к стенке трубы равен
«г = Ыи, ^- = ?62'0'674 = 4770 вт/{м*• град).
<*! 0,037 .
З
J^Lk^
1.03.0,014.10^
18600)
где йяк = £) — й2 — 54 — 40 = 14 мм.
Принимаем, что гст2 — гСт1> поэтому Ргст2 = 3,2, тогда
Ыи = 0,021 Яе^РгО.43 (РГЖ/Ргст)<>.25 = 0,021 • 18600°-«х Х5.20-43 (5.2ВД0-25 = 121,
откуда коэффициент теплоотдачи а2 от стенки трубы к нагреваемой воде равен
о,
= Nu2-^_
= 121'°'62
= 53.60 вт/(мг-град).
<*эи 0,014
Коэффициент теплопередачи для аппарата .
V 1 1
11. А , 1 1 2.3 | 40 1
' сМы, 2Я " dx аАар 4770-0,0372-50 g 37 "4360-0,04
= 86,3 вт/(м2-град).
Средняя логарифмическая разность температур составляет
(П-Ц)-М-Г,)-_._ (97-47)-(63-17) _ло л0
Л/сР —JTZP „ '97-47 ~40'4'
2.3 lg^ ^ÜZT? -
Плотность теплового потока на 1 м трубы равна
9! = /сА/ср = 86,3 • 48,4 = 4170 вт!м.
Длина трубы теплообменника
, <? 140000 по с -
/ = — = = 33,6 м,
<?! 4170
а поверхность нагрева
/=• =.я^,/ = 3,14 • 0,037 • 33,6 = 3,9 м2.
Если применить в аппарате движение жидкостей по прямотоку, то средняя логарифмическая разность температур равна
*ор-
(97-17)-(!!^7)
-39,7°;
плотность теплового потока
^ = 86,3 - 39,7 = 3440 «и/л;
длина трубы теплообменника
. 140 ООО лп _
/ = = 40,7 м,
3440
а поверхность нагрева при прямотоке
/=• = 3,14 • 0,037 • 40,7 = 4,73 м\
т. е. поверхность нагрева в аппарате с прямотоком по сравнению с противотоком увеличивается на 21%.
Пример 30-2. В теплообменном аппарате требуется охлаждать за 1 ч 0,25 м3 горячего теплоносителя с плотностью 1100 кг/м3 и теплоемкостью 3046 дж! (кг • град). Начальная температура жидкости равна 120° С. Для охлаждения применяется 1 м3 воды в час при температуре 10° С. Для данного аппарата известны значения коэффициента теплопередачи к — 35 вт!(м2 ■ град) и поверхность аппарата Р = 8 м2. Определить конечные температуры общих жидкостей и расход теплоты при прямотоке.
Определяем численное значение условных эквивалентов:
ху/ т/ 0,25-1100-3046 000 , -з
"7, = V, 01 со1 = — = 233 вт град;
1 'и р' . 3600 .' у
IV/ т/ 1,0-1,0.4190 . . ,
Га = У, р2 ср2 = — = 1165 вт/град, ^
иуГа = 233/1165 = 1/5; кР1Щ = (35- 8)/233 = 1,2. Из табл. 30-1 находим:
фирям (1/5; 1,2) =0,62.
Температура горячего теплоносителя на выходе из аппарата при '1 — *1 = (120—10). 0,62 = 68° С равна.
([ = 120—68 = 52° С.
Расход теплоты составит
СЬ^^Жг (/,' — /;') = 233 (120—52) = 15 850 вт.
Конечная температура холодного теплоносителя при
('2 — Г2 = СЦ№2= 15 850/1165 = 13,6° С
равна
= ю + 13,6 = 23,6° с.
Пример 30-3. Если рассчитать теплообменный аппарат примера 30-2 при противотоке, сохраняя условия теплопередачи без изменения, то получаем следующее:
ИГл = 233 вт/град; Г2 = 1165 вт/град;
ИУГ2 = 0,2; = 1,2.
Жо табл. 30-2 находим значение функции фпРот: фпрот (0,2; 1,2) = 0,65.
Температура горячего теплоносителя на выходе из аппарата при /; _ г; = (120—10) 0,65 = 73° С
равна
{[ = 120—73 = 47° С.
Расход теплоты
съ^ж, (/; — /;') = 233 (120—47) = 17000 вт. • ■■■■
Конечная температура холодного теплоносителя при
<?=г2(/;-0; /;-/;=д/г2=-^-=15°с ,.' .
равна
1\ = 10 + Л5 = 25° С. *
Применение в теплообменном аппарате противотока позволяет при одинаковых условиях с прямотоком передать количество теплоты на 7,5% больше.