Навигация
3.2 Сложный теплообмен
Для упрощения инженерных расчётов приведём форму закона 4-й степени к форме закона Ньютона:
(3.7)
тогда 
=
, где
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
δ1 δ2
γ0
γn
Рисунок 3.6. - Схема элемента теплообменной поверхности
(3.8)
где di – толщина i – го слоя;
li – коэффициент теплопроводности i – го слоя;
tг, tн – температура газа в рабочем пространстве и температура насыщения соответственно;
a 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 li = l 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.
Похожие работы
... івник стає одним з основних теплосприймальних елементів котельного агрегату. Для виготовлення труб-пакетів пароперегрівника, що працюють у дуже важких температурних умовах, застосовуються дорогі леговані сталі. За видом теплообміну пароперегрівники поділяються на конвективні, напіврадіаційні і радіаційні; за розміщенням змійовиків – на вертикальні і горизонтальні. У старих конструкціях котлів ...
... на велику витрату металу на зовнішні труби, що не беруть участь в теплообміні; - трудність очищення міжтрубного простору. 2. Місце і призначення проектованого апарата в технологічній схемі Теплообмінник типу «труба в трубі» використовується в процесі згущення продуктів, що є підготовчим етапом перед висушуванням бульйону. Процес згущення протікає наступним чином: Бульйон всмоктується у вирі ...
... , Х17Н12М2Т. Для виготовлення кришок застосовується двошарові сталі Ст3+10Х18Н10Т та 20К+Х17Н13М2Т та ін. Для виготовлення прокладок застосовують гуму, пароніт, фторопласт, азбестовий картон та ін. Спіральні теплообмінні апарати для рідини складаються із корпуса з тупиковими каналами, двох плоских кришок по торцям із прокладками, чотирьох штуцерів для введення та виведення теплообмінювальних ...
... ее установленную мощность: (37) Рассчитав по формуле (37) количество изделий, необходимо сравнить получающуюся при этом продолжительность нагрева изделий [по формуле (35)] с допустимой по технологии. 3. Особенности нагрева длинномерных изделий в электрических конвекционных печах периодического действия Большое количество различных длинномерных полуфабрикатов (профили, трубы, листы и т. ...
0 комментариев