Виды теплообмена

курсовая работа

3.3 Указания к выполнению курсовой работы

В случае теплопередачи через некоторый теплообменный элемент, представляющий из себя многослойную стенку, приходится решать задачу в следующей постановке (рисунок 3.6).

t

Рабочее про- 1 2 і n-1 n Охлаждаемый

странство канал

д1 д2

г0 гn

Рисунок 3.6. - Схема элемента теплообменной поверхности

(3.8)

где i - толщина i - го слоя;

i - коэффициент теплопроводности i - го слоя;

tг, tн - температура газа в рабочем пространстве и температура насыщения соответственно;

п - коэффициент теплоотдачи к пароводяной смеси;

qконв, qизл - конвективная и лучистая составляющая тепловой нагрузки на теплообменную поверхность.

Решение системы уравнений (3.8), нелинейной из-за зависимости i = i(t) и присутствия в граничных условиях лучистой составляющей qизл, требует организации итерационного процесса. Это связано с тем, что от параметров искомого поля температур зависят теплофизические характеристики и интенсивность лучистого теплообмена (~ Т4г). Многократное использование одного алгоритма для нахождения решения (итерационный процесс) удобно осуществлять с помощью ЭВМ. Рассмотрим более подробно алгоритмы расчёта характеристик испарительного охлаждения рассматриваемого элемента теплообменной поверхности.

Из решения системы уравнений (3.8) можно определить тепловой поток, проходящий через многослойную стенку

(3.9)

- коэффициент радиационно - конвективного теплообмена.

Для удобства представления принято

(3.10)

Выражение, определяющее плотность лучистого теплового потока, приведено к форме Ньютона - Рихмана

(3.11)

Таким образом, для расчёта по формуле (3.9) необходимо рассчитать коэффициенты переноса из рабочего пространства, через теплообменную систему и к охлаждающему тракту.

Определение коэффициентов переноса

А. Теплообмен из объёма печи (газовая сторона).

Перенос энергии от горячих газов к теплообменной поверхности балки осуществляется как конвекцией, так и излучением. Суммарный коэффициент теплоотдачи представлен в виде

- коэффициент конвективного теплообмена;

- приведенный коэффициент теплообмена излучением.

Для выбора критериального уравнения (гл. 2) необходимо рассчитать критерии

- критерий Прандтля;

- коэффициент кинематической вязкости;

- коэффициент температуропроводности газов;

- критерий Рейнольдса;

- критерий Нусельта;

- при температуре стенки или

(3.12)

Таким образом, для определения нужны следующие характеристики смеси газов , , , расчёт см. раздел 2.3. , , , - выбираем по справочникам [2], [3].

Коэффициент температуропроводности определим по формуле:

Определение приведенного коэффициента теплообмена излучением см. 3.1. Б. Теплообмен со стороны охлаждающей воды см. раздел 2.4.

Порядок расчёта

Коэффициенты переноса являются функцией неизвестных параметров температуры стенки и удельной плотности теплового потока. Поскольку в этом случае получение аналитического решения затруднительно, воспользуемся методом последовательных приближений для нахождения инженерного решения:

задаёмся в первом приближении;

по заданному материалу балки, рабочей температуре и составу накипи выбираем [3, 5];

рассчитываем коэффициенты теплообмена ; (гл. 1, 2, 3);

по известным термическим сопротивлениям теплопередачи рассчитываем и получаем во втором приближении (гл.1);

проверка окончания итерационного процесса.

если условие не выполняется, повторяем расчёт, начиная с выбора ;

после окончания итерационного процесса рассчитываем выход насыщенного пара;

проверка на устойчивость [3], [5], [6].

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Вукалович М. П. Термодинамические свойства газов. - М.: Машгиз; 1959. - 457 С.

2. Кутателадзе С. С., Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче. - М.: Гостехиздат, 1959.- 414 С.

3. Казанцев Е. И. Промышленные печи. - М.: Металлургия, 1975.- 368 С.

4. Миснар В. Д. Теплопроводность твёрдых тел, газов и жидкостей. - М.: Наука, 1973. - 445 С.

5. Исаченко В. П. Теплопередача. - М.: Энергия, 1969. - 439 С.

6. Ривкин С. Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 1980. - 80 С.

7. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. - М.: Мир, 1983. - 511С.

Делись добром ;)