LINEBURG


страница 1
(всего 3)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Московский Государственный Университет
Инженерной Экологии
Кафедра "Э и РС"



Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения в химических технологиях.
Курс семинаров.














Москва 2006.
Задача №1. Рассчитать теплопотери ванны плавильной печи в окружающую среду через изоляционное ограждение.
Дано: Температура расплава шихты: К;
температура воздуха снаружи: К;
коэффициент теплоотдачи от расплава к внутренней
поверхности 1: ;
коэффициент теплоотдачи от расплава к внешней
поверхности ограждения 3 к воздуху : ;
.
Дополнительные условия к задаче:
* Внутренний слой изоляции:
Материал - бакор (цирконистый бадделитовый огнеупор).
* Промежуточный слой изоляции:
шамотный огнеупор.
* Внешний слой изоляции:
диатомовая панель.










Решение.

1) Коэффициент теплопередачи от расплава к воздуху:
.
2) Теплопотери ванны плавильной печи в окружающую среду.

Вт.
3) Вычислить долю теплопотерь от энего затрат ,если
производительность печи: кг/ч;
температура сырья: К;
удельная теплоемкость шихты: ;
удельная массовая теплота плавления шихты: .
Доля теплопотерь: .

Вт,
%.
Надо увеличить толщину слоя 3 или обернуть стекловолокном.

Задача №2. 1) В задаче 1. рассчитать температуры , , , на границе слоев.
2) Какой должна быть толщина внешнего слоя, что бы температура его поверхности снизилась до значения К. Во сколько раз изменится количество теплопотерь по сравнению с задачей 1.
.

Решение

Плотность теплового потока:
1) Эффективный коэффициент теплопередачи.
.
2) Плотность теплового потока.
.
3) Расчет температур на границах слоев.


К,

К,
К,
К.
Проверка:
К.
4) Расчет толщины внешнего слоя, что бы температура его поверхности снизилась до значения К.


Вт/кг,
- в такое количество раз уменьшится число теплопотерь.

Задача №3.
Дано: Рассмотрим ограждение помещения.
К; К;
; ;
;
кирпич;
стекловолокнит;
керамический кирпич.
Требуется:
1) Определить температуры: Т1 внутренней поверхности ограждения, Т3, Т4 поверхности изоляции.
2) Найти координату поверхности изоляции, соответствующую началу ее увлажнения, если температура конденсации холодных паров из воздуха помещения равна Тн=286 К (иначе Тн - это температура насыщении воздуха с содержащимися в нем водяными парами, точка росы).

Решение.

1) Эффективный коэффициент теплопередачи.
,
2) Плотность теплового потока.
,
3) Расчет температур Т1 внутренней поверхности ограждения и Т3, Т4 поверхности изоляции.

К,
К,
К.
3) Расчет координаты поверхности изоляции, соответствующей началу ее увлажнения, если температура конденсации холодных паров из воздуха помещения равна Тн=286 К.





м.

Задача №4. Рассчитать термическое и гидравлическое сопротивление элементов отопительного устройства, работающего на газовых продуктах сгорания топлива. Схема установки ниже.


1 - газоход;
2 - радиаторы охлаждения газа;
3 - жидкостной (водяной) теплообменник;
4 - магистраль циркулирующей жидкости (воды);
5 - насос;
6 - радиатор воздухоподогревателя;
7 - вентилятор;
8 - поток воздуха на входе в радиатор;
9 - поток воздуха на выходе из радиатора 6;
10 - поток газообразных продуктов сгорания топлива на входе в радиатор 2;
11 - то же, на выходе;
12 - направление потока циркулирующей воды.
Дано:
м; м; ;
; ;
0С; 0С;
;
; ;
;
;
;
;
.

Решение.
1) .
2) .
3) .
4)

(),
,
К.

В первом приближении:
Вт,
К,

Вт,
К,

К,


Вт,
К,

К,





Вт,
К,

Вт/кг,
.
5) Находим водяной эквивалент потока W.
.
6) К.

Задача №5. Рассчитать термическое сопротивление (К/Вт), теплообменника "газ-жидкость": элемента отопительного устройства утилизации теплоты уходящих газов.
Расчетная схема представлена ниже.
Определить тепловой поток от газа к жидкости:

Использовать формулу для расчета теплоотдачи от газа: .

Радиатор охлаждения газа и жидкости . Расчетная схема.
Дано:
* Характеристики газа.
0С температура газа на входе в радиатор;
кг/ч массовый расход газа;
Основной компонент газовой смеси - воздух, используем теплофизические параметры воздуха (определяющая температура: 0С):
мм.рт.ст.
;
кг/м3
м3/с
;
;
* Характеристики жидкости.
кг/ч массовый расход жидкости;
Нагреваемая жидкость - вода, используем теплофизические параметры воды (определяющая температура: 0С):
кг/м3
м3/с
;

* Характеристики элементов конструкции.
Материал ребер Al сплав.
- теплопроводность ребра;
- высота ребра;
- толщина ребра;
- межреберный зазор;
- толщина основания;
- высота ребра;
- глубина канала;
- ширина канала (канал имеет прямоугольную форму).

Решение.

1)Суммарная площадь сечения каналов для прохождения газа.
- доля зазора.
Доля живого сечения:
м2.
2)Скорость потока газа.
м/с.
3)Эквивалентный гидравлический диаметр газового канала.
м.
4)Число Re для газа.
.
5)Эквивалентный тепловой диаметр газового канала.
м.
6)Фактор формы канала N.
Течение жидкости не стабилизировано.
Т.к. , то .
Фактор формы канала N:
.
7)Относительная длина участка стабилизации.
.
8)Число Nuc при стабилизированного ламинарном течении. Определяем число Nuc для канала прямоугольной формы.
.
9) Средне интегральное число , с учетом того что Xc<1.
.
10)Среднее значение коэффициента теплоотдачи от газа к поверхности оребрения.

.
11)Конвективная поверхность ребер.
м2.
12)Поверхность основания свободная от ребер.
,
,
,
м2.
13)Параметр m.
(1/ м).
14)Эффективность ребер.

- гиперболический тангенс,
- гиперболический синус,
- гиперболический косинус,
, т.е. ,
(1/ м2).
15)Термическое сопротивление от газа к ребру.
.
16)Термическое сопротивление массива снования радиатора.
.
17)Площадь сечения канала для прохождения жидкости.
м2.
18)Скорость жидкости.
.
19)Эквивалентный гидравлический диаметр жидкостного канала.
.
20)Число Re для жидкости.
.
21)Число Nu для турбулентного режима.
.
22)Эквивалентных тепловой диаметр жидкостного канала.
м.
23)Коэффициент теплоотдачи от основания радиатора к воде.
.
24)Термическое сопротивление радиатора на участке "основание-жидкость".
.
25)Суммарное термическое сопротивление на участке "газ-жидкость".
.
























Формулы для вычисления лучистого теплового потока
Лучистый теплообмен 2х тел, разделенных лучепрозрачной средой
Тепловой поток при лучистом теплообмене определяется по формуле
[Вт],
где
- приведённая степень черноты;

и - степени черноты поверхностей;
Н - взаимная поверхность излучения, ;
? - коэффициент облучаемости.

Схема
Рисунок
Формула
1. Две параллельные плоскости, размеры которых много больше расстояния между ними.

2. Замкнутая система двух тел.




3. Две бесконечные (L>>a) параллельные пластины одинаковой ширины.


табл. 1

Задача № 6. Определить тепловой поток, приходящийся на единицу длинны поверхности , при лучистом теплообмене двух плоскостей с размерами a и L, причём L>>a, при следующих заданных параметрах: степени черноты поверхностей ?= ?=0.8; ширина поверхностей а=а=а=2м; температуры поверхностей t=500 ?С; t=200 ?С; расстояние между поверхностями h=3м.

Решение:
1. Определение коэффициента облучаемости

2. Определение приведенной степени черноты

3. Нахождение отношения


Ответ: 9154.428054 Вт/м



Задача № 7. Найти теплопотери с одного мера поверхности трубопровода при следующих заданных параметрах: температуры поверхностей t=500 ?С; t=30 ?С; черноты поверхностей ?= 0.8; диаметр трубопровода d=275 мм.
Решение:
Используем расчетную схему №2 (см. табл. 1)
1. Определение излучающей поверхности трубопровода

2. Определение приведенной степени черноты
так как ,
3. Определение теплового потока

Вт
Ответ: 13661.486952 Вт





Задача №8. Определить коэффициент теплоотдачи излучением от потока газа (СО) к поверхности труб пароперегревателя при следующих заданных параметрах: средняя температура газа t=377 ?C, расчётная температура стенок труб пароперегревателя t=254 ?C, степень черноты стенок труб пароперегревателя =0.82, расположение труб в пароперегревателе - шахматное, диаметр трубки пароперегревателя D=0.038 м, поперечный шаг трубок S=96 мм, продольный шаг трубок S=100 мм. Давление греющего газа Р=7 а.т.а.
Решение:
Расчётная схема

Решение:
1. Определение эффективной длины пути луча
Так как , используем следующую формулу:
0.21446м
2. Определение степени черноты газа


2. Определение эффективной степени черноты стенки

4. Определение лучистого теплового потока

838.565403 Вт/ м
5. Определение коэффициента теплоотдачи
6.817605
Ответ: 6.817605

Задача №9. Определить коэффициент теплоотдачи излучением от потока газа к поверхности труб пароперегревателя при следующих заданных параметрах: температура газа на входе в пароперегреватель t=1100 ?C, температура газа на выходе из пароперегревателя t=800 ?C, температура стенки труб пароперегревателя t=500 ?C, степень черноты стенок труб пароперегревателя =0.8, расположение труб в пароперегревателе - шахматное, диаметр трубки пароперегревателя D=0.038 м, поперечный шаг трубок S=, продольный шаг трубок S=. Состав газа: 10% - СО, 4% - НО, остальное N и О, давление газа Р=1 а.т.а.
Решение:

страница 1
(всего 3)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign