Тепловой расчет контейнера с естественной циркуляцией воздуха (стр. 1 из 2)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Расчетно-графическая работа

Тепловой расчет контейнера с естественной циркуляцией воздуха

Омск 2006

Исходные данные:

Номер профиля: АМг6 П500-70	Материал стенки	ВТ-1
Размеры профиля	Толщина внешней стенки	1,5 мм
	Толщина внутренней стенки	1,5 мм
	Материал изоляции	2003
	Наружный диаметр	1800 мм
	Длина контейнера	10000 мм
	Количество шпангоутов	16
	Температура внешней среды	270 К
	Температура внутри контейнера	300 К
	Скорость набегающего потока	15 м/с
	Скорость воздуха внутри контейнера	1,5 м/с

Разобьем продольное сечение стенки ТК на характерные слои:

Рис.1. Расчетная схема

1. Определение коэффициентов теплопроводности слоев

Коэффициенты определяются по следующей формуле:

.

1.Слой 0-1

За неимением сведений о теплопроводности сплава ВТ-1, возьмем теплопроводность сплава ВТ3-1:

.

Коэффициент теплопроводности:

,

2.Слой 1-2

Площадь шпангоутов:

;

Площадь изоляции:

Коэффициент теплопроводности:

3.Слой 2-3

Площадь шпангоутов:

;

Площадь изоляции:

Коэффициент теплопроводности:

4.Слой 3-4

Площадь шпангоутов:

;

Площадь изоляции:

Коэффициент теплопроводности:

5.Слой 4-5

Коэффициент теплопроводности:

,

2.Определение термического сопротивления

Суммарное термическое сопротивление определяется по формуле:

.

Получим:

; ;

; ;

.

3. Определение суммарного коэффициента теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке

Коэффициент определяется как следующая сумма:

Конвективная составляющая

Характерный размер:

Перепад температур:

.

Коэффициент температурного расширения:

.

Критерий Грасгофа

,

где

- кинематическая вязкость воздуха при температуре внутри контейнера

.

Критерий Нуссельта вычисляем по следующей формуле:

.

Конвективный коэффициент теплопередачи

(

- теплопроводность воздуха при температуре внутри контейнера):

.

Лучистая составляющая

Приведенная степень черноты:

,

где

;

;

.

.

Лучистый коэффициент теплопередачи (

- коэффициент излучения абсолютно черного тела):

.

Суммарный коэффициент теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке:

.

4. Определение суммарного коэффициента теплопередачи от внешней стенки к внешнему воздуху

Коэффициент определяется как следующая сумма:

Конвективная составляющая

Число Рейнольдса:

,

где

- скорость ветра;

- кинематическая вязкость воздуха при температуре снаружи контейнера.

.

При

критерий Нуссельта рассчитывается по такой формуле:

.

Конвективный коэффициент теплопередачи

(

) - теплопроводность воздуха при температуре снаружи контейнера):

.

Лучистая составляющая

Приведенная степень черноты:

.

Перепад температур:

.

Лучистый коэффициент теплопередачи:

.

Суммарный коэффициент теплопередачи от внешней стенки к внешнему воздуху:

.

4. Определение коэффициента теплопередачи от внутреннего воздуха к внешнему воздуху

Определим соотношение диаметров:

.

При таком соотношении можно считать стенки как плоские. В этом случае искомый коэффициент ищется следующим образом:

.

5. Проверка правильности выбора перепадов температур

Расчетная температура внутренней стенки:

,

Где

;

.

.

Расчетная температура внешней стенки:

,

где

.

.

Погрешности:

;

.

Погрешности больше 0,05%, поэтому необходимо повторить расчет, приняв скорости, полученные в первом приближении.

6. Повторный расчет с расчетными температурами

Суммарный коэффициент теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке

Конвективная составляющая

Перепад температур:

.