МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА "ТЕПЛОТЕХНИКА И ГИДРАВЛИКА" СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА №2 "ТЕПЛОПЕРЕДАЧА"
    Выполнил: студент группы АТ-312
    Литвинов Александр Владимирович
    Проверил: Галимов Марат Мавлютович ВОЛГОГРАД 2003 Задание:
    В теплообменном аппарате вертикальная плоская стенка толщиной ? = 5,5 мм, длиной l = 1,45 м и высотой h = 0,95 м выполнена из стали с коэффициентом теплопроводности ?с = 50 Вт/(мК) (рис. 1). С одной стороны она омывается продольным вынужденным потоком горячей жидкости (воды) со скоростью w = 0,525 м/с и температурой tж1 = 80 ?С (вдали от стенки), с другой стороны - свободным потоком атмосферного воздуха с температурой tж2 =10 ?С.
    
     ?c
    
    tж1 tж2
    
    q h
    
    
    
    
    ? l
    
     Требуется:
    
    1. Определить плотность теплового потока q. Результаты расчетов занести в таблицу. Лучистым теплообменом пренебречь из-за малых значений и .
    2. Провести расчетное исследование вариантов интенсификации теплопередачи при неизменной разности температур между горячим и холодным теплоносителями.
    
    2.1. Определить коэффициент теплопередачи при:
    а) увеличении в 5, 10, 15 раз коэффициентов теплопередачи ?1, ?2 и поверхности стенки F как со стороны горячей жидкости (), так и со стороны воздуха () .
    б) замене стальной стенки на латунную () , алюминиевую () и медную () с коэффициентами теплопроводности соответственно , , .
    Результаты расчетов занести в таблицу.
    
    2.2. Определить степень увеличения коэффициента теплопередачи при изменениии каждого из варьируемых факторов ?i по формуле: , где K, Ki - коэффициенты теплопередачи до и после интенсификации теплопередачи.
    Результаты расчетов свести в таблицу.
    
    2.3. Обозначив степень изменения варьируемых факторов через z, построить в масштабе (на одном рисунке) графики: , , , , .
    
    2.4. Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы о целесообразных путях интенсификации теплопередачи.
     Решение:
    
    1. Для нахождения коэффициентов теплоотдачи ? необходимо выбрать уравнения подобия и найти числа подобия. При вынужденном обтекании плоской поверхности может быть использовано следующее уравнение подобия: ; Для воды при температуре 80?С характерны следующие параметры: ; ; ; ; => с = 0,037; n1 = 0,8; n2 = 0,43;
    Зададимся температурами поверхностей стенки со стороны охлаждаемой и нагреваемой сред. Учитывая рекомендации (для металлических стенок в первом приближении можно принять; температура стенки всегда ближе к температуре той среды, со стороны которой ? выше; при вынужденном движении величина ? обычно значительно больше, чем при свободном), выбираем . При температуре 75?С . ; При свободном движении (естественной конвекции) вдоль вертикальных поверхностей может быть использовано следующее уравнение подобия: ; Для воздуха при температуре 10?С характерны следующие параметры: ; ; а при температуре 75?С . ; ; ; ; Коэффициенты теплоотдачи: ; ; Коэффициент теплопередачи K для плоской стенки: ; Плотность теплового потока: ; Проверка правильности принятия для температур и для расчета: ; ; Отклонения: => допустимо; => допустимо; Таблица 1 Результаты расчета ?1, Вт/(м2К) ?2, Вт/(м2К) 1/ ?1, м2К/Вт 1/ ?2, м2К/Вт ?/?с, м2К/Вт R, м2К/Вт K, Вт/(м2К) q, Вт/(м2К) 2697,662 6,990 0,0004 0,1431 0,0001 0,1436 6,9666 487,662 2.1.Коэффициенты теплопередачи при изменении каждого из варьируемых факторов: ; ; ; ; ; Таблица 2 Результаты расчета 6,9810 6,9828 6,9834 6,9810 6,9828 6,9834 34,3725 67,6277 Вт/(м2К) 99,8191 34,3725 67,6277 99,8191 6,9693 6,9706 6,9713 Вт/(м2К) 2.2. ............