Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Введение. В расчетно-графической работе рассматривается теплопередача от топочных газов к воде через трехслойную цилиндрическую стенку шахматного трубного пучка




 

В расчетно-графической работе рассматривается теплопередача от топочных газов к воде через трехслойную цилиндрическую стенку шахматного трубного пучка водяного экономайзера (рис. 1b). Стальная труба покрыта со стороны воды накипью толщиной dн, а со стороны газов – сажей толщиной dс. Теплота Q не запыленных газов с температурой t1 отдается за счет излучения и вынужденной конвекции наружной поверхности трубы диаметром dн с температурой tc1. Сажа, стальная стенка трубы и накипь составляют трехслойную цилиндрическую стенку, через которую теплота передается теплопроводностью, при этом t’ и t’’– температуры наружной и внутренней поверхностей стальной трубы, а tc2– температура внутренней поверхности накипи диаметром dв, от которой теплота отдается к воде за счет вынужденной конвекции.

Рис. 1. Трубные пучки

1. Конвективная теплоотдача от газов

Вынужденная конвективная теплоотдача от газов, при поперечном обтекании шахматного трубного пучка, описывается уравнением подобия [1]:

, (1)

где Nu1= a1 × dн /l1 – число подобия Нуссельта для газов; a1 – коэффициент теплоотдачи для трубного пучка, Вт/(м2×К); dн – наружный диаметр труб, м; l1 –теплопроводность газов, Вт/(м×К); Re1 = w1×dн/n1 – число Рейнольдса для газов; w1 – скорость газов в узком сечении, м/с; n1 – кинематическая вязкость газов, м2/с (табл. П.1); Рr1, Prc1– числа Прандтля газов при температурах газов t1 и наружной стенки tc1.

Лучистая теплоотдача от газов к стенке

Лучистый тепловой поток от не запыленных газов к стенке, описывается уравнением [4], Вт/м2:

, (2)

где С0=5,67 Вт/(м2×К4) – коэффициент излучения абсолютно черного тела; e¢с= (eс+1)/2 – эффективная степень черноты стенок (eс=0,8); eг – степень черноты газов; y – поправка на отклонение лучеиспускания от закона Стефана – Больцмана (y ~ 0,95); T1и Тс1 – температуры газов и наружной стенки трубы, К.

Для экономайзера можно принять eг=0,2 [4,5]. По величине лучистого теплового потока находится лучистый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2×К):

. (3)

Тогда приведенный коэффициент теплоотдачи со стороны газов равен сумме конвективного и лучистого коэффициентов теплоотдачи, Вт/(м2×К):

. (4)

Конвективная теплоотдача к воде

Режим движения воды определяется по числу Рейнольдса:

, (5)

где w2 – скорость воды в трубах, м/с; dв – внутренний диаметр труб, м; n2 –кинематическая вязкость воды при температуре t2, м2/с.

При ламинарном режиме (Re<2300) уравнение подобия имеет вид:

; (6)

при переходном режиме (Re2=2300…104):

; (7)

при турбулентном режиме (Re2 > 104):

. (8)

Здесь Nu2=a2 × dв /l2 – число Нуссельта для воды; a2 – коэффициент теплоотдачи к воде, Вт/(м2×К); l2 – теплопроводность воды, Вт/(м×К) (из табл. П.2); Pr2, Prс2– числа Прандтля воды при температуре воды t2и температуре внутренней стенки tс2; Gr=g×b2(tс2t2)dв3/n22 – число Грасгофа для воды; g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; b2 – коэффициент объемного расширения воды, 1/К.

Теплопередача через ТРЕХслойную цилиндрическую стенку

Теплота от не запыленных газов отдается излучением и вынужденной конвекцией наружной поверхности трубы диаметром dн с температурой tс1. Три слоя цилиндрической стенки представляют собой сажу толщиной dс на наружной поверхности стальной трубы толщиной dст и накипь толщиной dн на внутренней поверхности. Линейный тепловой поток от газов к воде, (Вт/м):

, (9)

где t1, t2– средние температуры газов и воды, °С; kl – линейный коэффициент

теплопередачи, Вт/(м×К).

. (10)

здесь aпр – приведенный коэффициент теплоотдачи со стороны газов по формуле (4), Вт/(м2×К); a2 – конвективный коэффициент теплоотдачи к воде по уравнениям подобия (6), (7) или (8), Вт/(м2×К); dн, dв – наружный и внутренний диаметры трубы, с учетом слоев сажи и накипи, м; d1, d2 – наружный и внутренний диаметры стальной трубы, м; lс, lст, lн – теплопроводности сажи, стали и накипи, Вт/(м×К).

Задание

Шахматный трубный пучок водяного экономайзера поперечно омывается топочными газами (w1 – скорость газов в узком сечении); внутри труб со скоростью w2 движется вода. Теплота Q газов передается воде через трехслойную цилиндрическую стенку трубного пучка. Принимая температуры газов и воды соответственно t1и t2; наружный и внутренний диаметры стальной трубы d1 и d2; толщины слоев сажи и накипи dc и dн; теплопроводности сажи lс=0,1 Вт/(м×К), стали lст=50 Вт/(м×К) и накипи lн=0,8 Вт/(м×К), необходимо:

1. Методом последовательных приближений определить линейный тепловой поток ql, приняв в первом приближении, °С:

.

Расчет считается достаточно точным, если значения линейных коэффициентов теплопередачи kl в двух последних приближениях будут отличаться не более чем на 1 %.

2. Определить температуру стенки со стороны воды tc2и температуры между слоями t’ и t’’.

3. Построить график изменения температур при теплопередаче.

4. Исходные данные взять из табл. 1, 2 и 3.

Т а б л и ц а 1


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 79; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты