II приближение

1. Число Рейнольдса для газов остается без изменения: Re₁=3764.

2. Число Прандтля газов при температуре стенки t_c1=691 °C:
Pr_c1=0,611, тогда уточненное число Нуссельта для газов:

Nu₁=0,41×3764^0,6 ×0,58^0,33(0,58/0,611)^0,25 =47,24.

3. Коэффициент конвективной теплоотдачи от газов, Вт/(м²·К):

a₁=47,24·0,109/0,082=62,79.

3. Лучистый тепловой поток, Вт/м²:

.

5. Лучистый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К):

a_л=17089/(1000-691)=55,30.

6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов, Вт/(м²·К):

a_пр=62,79+55,30=118,09 Вт/(м²×К).

7. Число Рейнольдса для воды остается без изменения:

Re₂=2,835×10⁵>10⁴.

8. Число Нуссельта для воды:

Nu₂=0,021(2,835×10⁵)^0,80,93^0,43(0,93/0,911)^0,25 =470,8,

где число Прандтля Pr_с2=0,911 при рассчитанной в П.13 t_с2=209,2 °C.

9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде, Вт/(м²·К):

a₂=470,8·0,663/0,056=5574.

10. Коэффициент теплопередачи, Вт/(м·К):

.

Он отличается от вычисленного в первом приближении на:

δk_l=100(3,624-3,554)/3,624=1,93%>1%,

то есть требуется третье приближение.

11. Тепловой поток, Вт/м:

q_l =π·3,624(1000-200)=9108.

12. Температура наружной поверхности трубы, °C:

.

13. Температура внутренней поверхности трубы, °C:

.

●III приближение:

1. Число Рейнольдса для газов: Re₁ = 3764.

2. Число Прандтля газов Pr_c1=0,61 при температуре стенки t_c1=700,6 °C
и уточненное число Нуссельта для газов:

Nu₁=0,41×3764^0,6 ×0,58^0,33(0,58/0,61)^0,25=47,26.

3. Коэффициент теплоотдачи от газов, Вт/(м²·К):

a₁ =47,26·0,109/0,082=62,82.

4. Лучистый тепловой поток:

q_л = 5,67 .

5. Лучистый коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×К):

a_л=16750/(1000–700,6)=55,95.

6. Приведенный коэффициент теплоотдачи от газов, Вт/(м²×К):

a_пр=62,82+55,95=118,77.

7. Число Рейнольдса для воды:

Re₂=2,835×10⁵ > 10⁴.

8. Число Нуссельта для воды:

Nu₂=0,021(2,835×10⁵)^0,80,93^0,43(0,93/0,911)^0,25 =470,8,

где число Прандтля Pr_c2=0,911 взято при температуре t_c2=209,3 °C.

9. Коэффициент конвективной теплоотдачи к воде a₂=5574 Вт/(м²×К), так как число Нуссельта не изменилось.

10. Коэффициент теплопередачи, Вт/(м·К):

.

Расхождение со вторым приближением:

δk_l=100(3,631-3,624)/3,631=0,193%<1%,

то есть расчет в третьем приближении удовлетворяет заданной точности.

11. Тепловой поток, Вт/(м×К):

q_l=p×3,631×(1000-200)=9126.

12. Температура наружной поверхности сажи, °C:

.

13. Температура на наружном слое стальной трубы, °C:

t’=t_c1– .

14. Температура на внутренней поверхности стальной трубы, °C:

t” =t₁– .

15. Температура на внутреннем слое накипи, °C:

.

16. Расчетная температура воды в трубах, °C:

t_2p= t_с2– .

17. Погрешность по расчетной температуре воды, %:

,

что еще раз подтверждает достаточную точность расчета в третьем приближении.

18. Заданные и рассчитанные температуры наносятся на график (рис. 2).

Рис. 2. Распределение температур