Процессы в теплотехнике (стр. 2 из 2)

Для нахождения холодильного коэффициента графическим методом для заданного цикла, можно воспользоваться следующей формулой:

,

где S₁ и S₂ площади, соответствующие площади цикла и площади под циклом в мм² (см. рис. 2).

T – S: S₂ = 476478,45 мм² P – V: S₂ = 15,3175 мм²

S₁ = 142232,37 мм²S₁ = 4,61 мм²

Дано

t₁= 950˚C температура газов

= 2,1·10^-³м, толщина слоя сажи

t₂= 190˚C температура воды

= 9·10^-³м, толщина стенки из металла

= 5·10^-³ м, толщина слоя накипи

= 1,2·10^-³ м, толщина слоя масла

Коэффициенты теплоотдачи:

= 60 Вт/(м²*К)

= 3000 Вт/(м²*К)

Коэффициенты теплопроводности:

= 0,2 Вт/м*К – для сажи;

= 50 Вт/м*К – для стенки;

= 2 Вт/м*К – для накипи;

= 0,1 Вт/м*К – для масла

Рассчитать теплообмен от нагретых газов к воде через многослойную стенку, состоящую из слоёв сажи, накипи, металла и масла с заданными геометрическими размерами, а также коэффициентами теплопроводности и теплоотдачи со стороны газа и со стороны воды.

Решение

1. Подсчитаем

- коэффициента теплопередачи для многослойной

плоской стенки, разделяющей жидкости с различными температурами.

Для данного коэффициента справедливо выражение:

которое для данного вида теплообмена запишется:

тогда можно рассчитать коэффициент теплопередачи:

2. Определим интенсивность теплового потока, которая для всех слоев одинакова:

Подставив в данное выражение значение температур и коэффициента теплопередачи, получим:

3. Выразим баланс тепла для перехода от газов к 1-му слою:

Тогда температура на поверхности первого слоя со стороны теплоотдающей среды будет вычисляться по формуле:

Подставляя численные значения, получим:

Аналогично эти зависимости на границе между первым и вторым слоем выразятся:

, откуда

Что позволяет получить:

Температура на границе второго и третьего слоя, будет вычисляться по формулам:

, откуда

Запишем баланс тепла на границе третьего и четвертого слоя:

, откуда

Таким образом

Для поверхности последнего слоя баланс тепла выразится:

, откуда

Что позволяет найти температуру на поверхности последнего слоя, соприкасающегося с тепловоспринимающей средой:

Для проверки запишем баланс тепла на поверхности последнего слоя:

, откуда

Что позволяет получить: