Содержание:

Конструктивный расчет кожухотрубчатого водоводяного аппарата……….3

Задача №1 (1)……………………………………………………………………..5

Задача №2 (3)……………………………………………………………………..7

Задача №3 (5)……………………………………………………………………..8

Задача №4 (7)…………………………………………………………………….10

Задача №5 (9)…………………………………………………………………….12

Задача №6 (11)…………………………………………………………………...13

Задача №7 (13)…………………………………………………………………...15

Задача №8 (15)…………………………………………………………………..17

Список используемой литературы……………………………………………..18

Приложения……………………………………………………………………..20

Произведем расчет конструктивный и тепловой (поверочный) расчет кожухотрубчатого водоводяного аппарата

при следующих условиях:

теплопроизводительность аппарата 1800 кВт;

материал трубки латунь; корпус – сталь;

температура греющего теплоносителя на входе 180 С, на выходе – 100 С, температура нагревающего теплоносителя 5 С на входе, на выходе – 70 С;

теплоносители движутся по противотоку.

Дано:

Задача №1 (1). Стенка топочной камеры имеет размеры F = . Стенка состоит из шамотного кирпича ( ) и одного красного кирпича ( ); в промежутке между ними имеется изоляционная совелитовая прокладка толщиной . Температура внутренней поверхности стенки ; температура наружной поверхности по условиям техники безопасности не должна превышать .

Определить тепловой поток через стенку за 10 часов работы и экономию в процентах от применения изоляционной прослойки по сравнению со стенкой той же толщины, но выполненной из шамотного кирпича. Найти температуры на обеих поверхностях изоляционной прослойки; результаты представить графически. Коэффициент теплопроводности: шамота , совелита , красного кирпича

Дано:

F =

Решение:

Определяем плотность теплового потока (через три слоя):

Далее определяем тепловой поток (через три слоя):

Тепловой поток (через три слоя, за 10 часов):

Определяем плотность теплового потока (без изоляционная совелитовая прокладка):

Тепловой поток (через три слоя):

Определяем плотность теплового потока (через стенку той же толщины, но выполненной из шамотного кирпича):

Тепловой поток (через три слоя):

Определим экономию в %-х от применения изоляционной прослойки по сравнению со стенкой той же толщины, но выполненной из шамотного кирпича:

Следовательно 100 – Х =100 – 85,41= 14,59%

Отсюда, вывод: применение стенки той же толщины, но выполненной из шамотного кирпича целесообразней, чем применение изоляционной прослойки из совелита на 14,59%.

Находим температуры на обеих поверхностях изоляционной прослойки и :

Ответ:

Задача №2 (3). Тепловыделяющий элемент ядерного реактора выполнен из смеси карбида, урана и графита в виде цилиндрического стержня диаметром . Объёмная производительность источников теплоты равномерно распределена по объёму и равна , теплопроводность материала стержня .

Определить температуру и плотность теплового потока на поверхности тепловыделяющего элемента, если по оси стержня температура равна .

Д ано:

Решение:

Плотность теплового потока на поверхности стержня определяют по формуле:

,

где ,

Перепад температур определяется по формуле:

Температура на поверхности стержня:

Подставляя, получаем:

Ответ: ;

Задача №3 (5). По паропроводу, внутренний диаметр которого , движется пар со средней температурой, равной , коэффициент теплоотдачи от пара к стенке , а температура окружающей среды . Коэффициент теплопроводности стенки , толщина стенки .

Определить тепловые потери в следующих случаях:

а) при оголённом паропроводе, непосредственно охлаждаемом окружающей средой; интенсивность теплоотдачи от паропровода к среде определяется величиной коэффициента теплоотдачи .

б) при покрытии паропровода слоем изоляции толщиной при коэффициенте теплоотдачи от поверхности слоя изоляции к среде, равном , и коэффициенте теплопроводности изоляции .

Найти величину критического диаметра изоляции, дать пояснение.

Д ано:

а)

б)

Решение:

Теплопередачу найдем по формуле:

- количество тепла, переданное на единицу длины поверхности.

Подставляя, получаем:

Подставляя, получаем:

Подставляя, найденные значения , найдем тепловые потери в двух случаях:

а) Потери теплоты с единицы длины оголённого паропровода:

б) Потери теплоты при покрытии паропровода слоем изоляции:

Ответ:

Задача №4 (7). Внутри вертикальной стальной трубы высотой и диаметром движется вода, температура корой . Скорость течения воды . Снаружи стенка трубы охлаждается поперечным потоком воздуха с температурой и скоростью .

_{Вычислить коэффициент теплопередачи от воды к воздуху и количество передаваемой теплоты. Температура стенки трубы принять равной}

Д ано:

Решение:

Теплопередачу найдем по формуле:

− переданное количество тепла.

Для начала определим режимы течения воды:

_{При температуре}

; ; ; − при температуре − из табл. 1, приложения.

Подставляя, получаем:

следовательно, режим течения турбулентный. В этом случае критериальное уравнение имеет вид:

Т.к. отношение то поправка на влияние длины трубы (табл. 4, приложения)

Определим режим течения воздуха:

при Re>10³

Для воздуха это соотношение упрощается и имеет вид:

при Re>10³

При температуре : (табл. 3, приложения).

При температуре − из табл. 1, приложения.

Ответ:

Задача №5 (9). Определить коэффициент теплоотдачи сухого насыщенного водяного пара на горизонтальной трубе конденсатора при коридорном и шахматном расположении в нем труб.

Найти количество конденсирующего за 1 час пара, если абсолютное давление в конденсаторе , температурный напор пар − стенка , наружный диаметр латунных труб в конденсаторе , а длина .

Насколько изменится коэффициент теплоотдачи, если в паре содержатся 1% воздуха?

Задача №6 (11). Определить тепловой поток, теряемый за счет излучения стальной трубой диаметром d = 80 мм и длиной . Труба, температура которой расположена в помещении на большом удалении от его стен. Степень черноты материала трубы , температура стен в помещении . Как изменится лучистая составляющая коэффициента теплоотдачи от поверхности трубы, если ее покрыть цилиндрическим кожухом (экраном) толщиной , выполненным из тонких алюминиевых листов (степень черноты )? Найти температуру алюминиевого кожуха. Конвективным теплообменом при расчетах пренебречь.

Задача №7 (13). Определить, какое количество сухого насыщенного пара давлением сконденсируется в стальном горизонтальном паропроводе диаметром , длиною , если он находится в кирпичном канале (0,7 × 0,7) м температура стенок которого ; степень черноты стали ; кирпича .

Дано:

(0,7 × 0,7) м

D – ?

Решение:

Температура пара:

при давлении температура сухого насыщенного пара в стальном горизонтальном паропроводе будет равняться 130^оС (см. приложение, табл. 2);

Считать температуру стенки паропровода равной

Боковые поверхности трубы и канала:

Определяем коэффициент лучистого теплообмена:

;

где коэффициент излучения абсолютно черного тела;

Отсюда:

Коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции рассчитывается по критериальному уравнению:

,

Но нам не известно число Nu, его мы определим, как только узнаем режим течения сухого насыщенного пара. А режим течения будем определять по критерию Гразгофа:

g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения;

; ; ; ; − при температуре из приложения по табл. 1,2.

− при температуре

Подставляя, получаем:

При ( ) > 10⁹ – турбулентный режим течения

Потери теплоты в паропроводе:

Количество конденсируемого пара:

где − скрытая теплота парообразования, выбираем по давлению из приложения табл.2

Ответ:

Задача №8 (15). Определить поверхность охлаждения конденсатора паровой турбины мощностью с удельным расходом пара , если давление пара в конденсаторе , температура охлаждающей воды на входе равна 10°С, а на выходе − на 3°С ниже температуры насыщенного пара при давлении ; кратность охлаждения ; коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к охлаждающей воде .

Дано:

Решение:

Расход пара турбиной:

Расход охлаждающей воды:

Отводимая в конденсаторе теплота:

,

где ;

при давлении температура насыщенного пара в конденсаторе будет равняться 32,9^оС (см. приложение, табл. 5);

Температурный напор в конденсаторе:

Поверхность охлаждения конденсатора:

Ответ: