Коэффициент теплоотдачи стенки к воздуху




Б) для точки 2(изотермический процесс)

 


å = p 2= 3 отсюда

p 1


 

p 2= p 1å = 101325 ⋅ 3 = 303975 Па


 


Из уравнения изотермы


p 1⋅ v 1= p 2⋅ v 2находим удельный объем в точке 2


v 2 = p 1 v 1 p 2


 

= отсюда v 2


p 1

= v 1

p 2


= 0,887 ⋅ 101325 = 0,296 м 3/ кг

303975


 


Температуру


T 2= 313 K


так как процесс изотермный


 

T 2= 313 K

 

б) для точки 2(политропный процесс n=1,45)

 


å = p 2= 3 отсюда

p 1


 

p 2= p 1å = 101325 ⋅ 3 = 303975 Па


 


Из уравнения адиабаты

 

n


pv n = const

1


находим давление в точке 2

1


 

 

1


pv

1 = 2


p 1 n v 2


p 1 n


101325 1,45


  отсюда  

p v p


=, отсюда v 2 N

v


= v 1 

p


= 0,887 


= 0,416


2  1 


 2  1


 2   


 

Температуру в точке 2 находим из уравнения состояния идеального газа

 


 

T 2 N


= P 2⋅ v 2

R


= 303975 ⋅ 0,416


 

= 440,6 К


 

Изменение энтропии в процессах, работа и тепло

 

- изотермный процесс


S = R ⋅ ln p 2

p 1


= 287 ⋅ ln 303975 = 315 Дж /(кгК) = 0,315 кДж /(кгК)

101325


 

Теплота в процессе q = T ⋅ ∆ S = 313⋅ 0,315 = 104,27 кДж / кг (тепло подводится)


Работа


l = q = 104,27 кДж / кг


 

- политропный процесс

 


 

S = c


· nk ⋅ ln T 2 N


= 0,718 ⋅ 1,45− 1,4⋅ ln 440,6= 0,0307 кДж /(кгК)


 
N v n − 1 T


1,45 − 1



Теплота в процессе


 

q = c


· nk ⋅ (T


T) = 0,718 ⋅ 1,45− 1,4⋅ (440,6 − 313) = 11,45 кДж / кг (тепло подводится)


N v n − 1 2 1


1,45 − 1


Работа

l = 1 ⋅ (pvpv) =

n − 1 1 1 2 2 N


 

 

1 1,45 − 1


 

 

⋅ (101325 ⋅ 0,887 − 303975 ⋅ 0,416) ⋅10−3


 

 

= −81,29 кДж / кг (


работа производится над газом).

 

Построение цикла в диаграмме PV

Расчет дополнительных точек

Процесс 1-2 (изотермный) Задаваясь значениями давления получим


 

p 1 v 2= v 1

p 2


= 0,887 ⋅ 101325

p 2


p 1= 101325 Па


v 1= 0,887 м


/ кг


pa= 150000 Па


va = 0,559 м


/ кг


pb= 200000 Па


v b= 0,449 м


/ кг


pс= 250000 Па


vb


= 0,360 м


/ кг


pd= 300000 Па


vd


= 0,3 м


/ кг


p 2= 303975 → v 2= 0,296 м


/ кг


 

Процесс 1-2 (политропный) Задаваясь значениями давления получим


 

 

v = v


p 1 n


 

= 0,887


101325 1,45


2 N 1    


p 2 


p 2 


p 1= 101325 Па


v 1 N


= 0,887 м


/ кг


pa= 150000 Па


vaN


= 0,677 м


/ кг


pb= 200000 Па


v bN= 0,555 м


/ кг


pс= 250000 Па

pd= 300000 Па


vbN

vdN


= 0,476 м

= 0,419 м 3


/ кг

 

/ кг


p 2= 303975 → v 2 N


= 0,415 м


/ кг


 

 

 

 

Построение цикла в диаграмме TS

Расчет дополнительных точек

 

Процесс 1-2 (изотермный) Задаваясь значениями температур получим

 


T 1= 313 Па

T 1= 313 Па


S = 0

S = 0,315


 

Процесс 1-2 (политропный) Задаваясь значениями температур получим


 

S = c


· nk ⋅ ln T 2 N


= 0,718 ⋅ 1,45− 1,4⋅ ln T 2 N


кДж /(кгК)


 
N v n − 1 T


1,45 − 1



 


T 1= 313


S = 0


Ta= 320


Sa


= 0,0018 кДж /(кгК)


Tb= 340


Sb


= 0,0066 кДж /(кгК)


Tс= 360

Td= 380

TE= 400

TJ= 420


Sa

Sa

Sa

Sa


= 0,011 кДж /(кгК)

= 0,015 кДж /(кгК)

= 0,020 кДж /(кгК)

= 0,026 кДж /(кгК)


T 2= 440,6 → Sa


= 0,031 кДж /(кгК)


 

 


 

Задача2

 


 
p 1= 745 мм. рт. ст = 99395 Па


По hd диаграмме находим точку 0 на пересечении


 
t1 = 15 C


линии температур


t = 150 C


и относительной влажности


ϕ1 = 75%


75% Находим влагосодержание d = 7 г / кг и энтальпию


 

t = 600 C


воздуха


h = 7,6 ккал / кг = 31,8 кДж / кг


ϕ2= 90%


Так как при нагреве в калорифере влагосодержание

не меняется, точку 2 находим на пересечении линии


G = 1 кг / с


постоянного влагосодержания


d = 7 г / кг и линии


N =?


температуры t 2


= 600 С


 

Параметры воздуха в точке 2 d 2 = 7 г / кг, ϕ2= 5,5%,

h 2= 18,8 ккал / кг = 78,7 кДж / кг

 


 

Точку 3 строим на пересечении линии постоянной


энтальпии h 3= h 2= 18,8 ккал / кг = 78,7 кДж / кг

ϕ2= 90%


и линии относительной влажности


Определяем влагосодержание в точке 3 d 3= 20 г / кг

Определяем количество воздуха, которое необходимо прогнать через сушилку


M = G

d 3− d 1


= 1⋅10

20 − 7


 

= 76,923 кг / с


Количество тепла переданного воздуху в калорифере за секунду


 

Q = M ⋅ (h


h) = 76,923 ⋅ (78,7 − 31,8) = 3607,69 кДж


2 1 с


Мощность калорифера


N = 3607,7 кВт

0 0


Показания психрометра на входе в калорифер


t м 1= 12


С, = 15 С

0 0


Показания психрометра на выходе из калорифера


t м 2 = 26


С, = 60 С


Показания психрометра на выходе из сушилки


t м 3 = 26


С, = 27 С


 


Ответ:


N = 3607,7 кВт


 

Задача3

 


w = 2,75 м / с

 
t = 1300 C


Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы

Теплофизические свойства воды при данной температуре


t 2= 0 C


ë = 0,686 Вт /(мК),


ñ = 934,8 кг / м 3,


d 2 = 50мм = 0,05м

d1= 42мм = 0,042м


 

 
µ = 217,8 ⋅10−6 Пас, í


= 0,233 ⋅10−6 м 2 / с, Pr = 1,35,


 

 

N =?


Prст= 1,6


при 100 С


Число Рейнольдса- Re = wd 1

í


= 2.75 ⋅ 0,042

0,233 *10−6


 

= 495798


Где í


= 0,233 ⋅10−6 м 2 / с


кинематическая вязкость воды при заданной температуре


Так как число Рейнольдса больше 10000 применим критериальное уравнение


0,25

 


0,25

 


Nu = 0,021⋅ Re0,8⋅ Pr 0,43⋅ Pr 


= 0,021⋅4957980,8⋅1,350,43 ⋅  1,35


= 824.3


 Pr 


 1,6 


По Нуссельту определяем коэффициент теплоотдачи

 
á = Nu ⋅ ë = 824,3⋅0,686= 13463,6 Вт /(м 2 ⋅ К)

d 1 0,042

Коэффициент теплоотдачи стенки к воздуху

−6
Теплофизические свойства воздуха при заданной температуре


 
tп = 0


С ë2= 0,0244 Вт /(мК),


í 2 = 13,28 ⋅10


м 2/ с, Pr = 0,707


 


 
Вычисляем Gr ⋅ Pr = 1 ⋅ g ⋅d 2


 

· ∆t ⋅ Pr =


 

 
1 ⋅ 9,81⋅ 0,05


 

⋅ 90 ⋅ 0,707 = 1620624


 
T í 2



(13,28 ⋅10−6)2


Так как 103< Gr ⋅ Pr <108воспользуемся критериальным уравнением


 


 

Nu = 0,50 ⋅ (Gr ⋅ Pr)0,25⋅ Pr


0,25


 

 

= 0,50 ⋅16206240,25⋅1 = 17,84


 Pr 


 

 

Pr


 

0,25


cm


  =1 для газов

Pr

cm

 
á = Nu ⋅ ë = 17,84⋅ 0,0244= 8,71 Вт /(м 2 ⋅ К)

d 1 0,05

 


 

Коэффициент теплопроводности стали 4 ë


= 52,2 Вт /(мК)




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-11-02 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: