›

Bài giảng Truyền nhiệt - Bài tập phần Đối lưu cưỡng bức

Download
Bài 1 (10.14)  
o
o
Daàu maùy bieán aùp chaûy trong oáng d = 10 mm, tf’= 80 C, tf’’= 40 C, vôùi löu  
löôïng G = 120 kg/h. Nhieät ñoä beà maët oáng tw = 30 oC,  
- Tính chieàu daøi oáng L.  
- Tính Q cuûa 5 oáng (song song).  
Giaûi:  
Nhieät ñoä trung bình cuûa daàu:  
tf = 0,5 (tf’+ tf’’) = 0,5 (80 + 40) = 60 oC  
Tra thoâng soá vaät lyù cuûa daàu maùy bieán aùp ôû 60 oC (PL Baûng 24):  
;
;
λ = 0,1072  
Prf = 87,8  
W mK  
cp = 1, 905 kJ/kgK  
;
ρ = 856  
kg / m3  
Prw = 202  
−6  
;
β = 7,1.10-4  
1/K  
2
;
ν = 5,76 ×10 m s  
Toác ñoä daàu chaûy trong oáng  
V
4G  
4⋅120  
w = =  
F ρπd2  
=
= 0,496  
m / s  
3600⋅856⋅π⋅0,012  
0,496× 0,01  
5,76×10−6  
ωd  
= 858  
Ref =  
=
Tieâu chuaån Reynolds:  
νf  
Vì Ref < 2200 : chaûy taàng  
9,81⋅7,1⋅10−4 ⋅0,013  
(
60 − 30  
)
gβd3  
(
tf −tw  
)
= 6254,5  
Gr =  
=
2
ν2  
(
5,76⋅10−6  
)
PTTC khi chaûy taàng, giaû thieát L/d ≥ 50 :  
0,25  
⎛
⎞
⎟
⎟
⎠
Prf  
Prw  
Nuf = 0,15 Ref0,33 Prf0,43 Grf0,1  
⎜
⎜
⎝
0,25  
87,8  
202  
⎛
⎜
⎞
⎟
= 0,15⋅8580,33 ⋅87,80,43 ⋅6264,50,1  
=18,58  
⎝
⎠
λf  
0,1072  
0,01  
α = Nuf  
= 18,58  
= 199,1W m2K  
Heä soá toûa nhieät:  
d
120  
(
⋅1,905 80 − 40  
)
= 2,54  
kW  
Nhieät löôïng daàu nhaû Q1 = Gcp(tf’ – tf’’) =  
ra trong 1 oáng:  
3600  
Töø PT:  
Q1  
Q1 = απdL(tf – tw)  
¾ Chieàu daøi oáng  
2540  
=13,54  
m
L =  
=
Suy ra  
(
199,1⋅π⋅0,01 60 −30  
)
απd  
(
tf − tw  
)
L 13,54  
=
= 1354 > 50  
do ñoù heä soá εl = 1.  
Kieåm tra  
d
0,01  
™ Naêng suaát cuûa thieát bò coù 05 oáng:  
Q = nQ1 = 5 x 2,54 = 12,7 kW  
BÌNH NGÖNG  
 Bài 2: Bình ngöng coù 150 oáng (song song), ñöôøng kính trong d = 20 mm.  
o
o
Löu löôïng nöôùc vaøo bình G = 84 kg/s, tf’= 30 C, tf’’= 50 C. Nhieät ñoä trung  
bình BM oáng tw = 70 oC.  
- Tính heä soá toûa nhieät α trong oáng.  
- Tính L moãi oáng.  
a) Heä soá toaû nhieät α  
Giaûi:  
tf = 0,5(30 + 50) = 40 oC  
Nhieät ñoä trung bình cuûa nöôùc:  
ρ = 992,2 kg/m3 ; cp = 4,174 kJ/kgK ; λ = 63,5.10-2 W/mK  
TSVL  
ν = 0,659.10-6 m2/s ; Prf = 4,31  
; Prw = 2,55  
Toác ñoä nöôùc chuyeån ñoäng trong oáng  
4G  
4⋅84  
w =  
=
=1,8  
m / s  
ρπd2n  
992,2⋅π⋅0,022 ⋅150  
wd  
ν
1,8⋅0,02  
= 54628 >104  
Ref =  
=
0,659⋅10−6  
Giaû thieát L/d > 50 -> εl = 1  
Nuf = 0,021Re0f ,8 Prf0,43  
0,25  
⎛
⎞
Prf  
Prw  
⎜
⎜
⎟
⎟
PTTC coù daïng:  
⎝
⎠
0,25  
4,31  
2,55  
⎛
⎞
⎟
= 0,021⋅546280,84,310,43  
= 276,58  
⎜
⎝
⎠
63,5⋅10−2  
λ
d
276,58  
= 8781,5  
W / m2K  
α = Nuf =  
0,02  
b) Nhieät löôïng nöôùc nhaän ñöôïc  
84 x 4,174(50 – 30) = 7012 kW  
Q = Gcp(tf’’ – tf’) =  
Q
Chieàu daøi moãi oáng  
L =  
nαπdΔt  
7012⋅103  
150⋅8781,5⋅π⋅0,02  
=
= 2,825  
m
(
70− 40  
)
Kieåm tra laïi giaû thieát L/d = 2,825/0,02 = 141 > 50: thoaû maõn  
 Bài 3: (nhö 10.23)  
Khoùi chuyeån ñoäng trong oáng (0,4 x 0,8) m, L = 10 m. Löu löôïng G = 4,8  
kg/s, nhieät ñoä trung bình tf = 300 oC.  
Tính heä soá toûa nhieät α . Xem Prf = Prw.  
Giaûi:  
4⋅0,4⋅0,8  
4F  
U
=
= 0,533  
m
dtñ =  
KTXĐ: Þ töông ñöông  
2
(
0,4 + 0,8  
)
Khi tf = 300 oC, TSVL cuûa khoùi (PL B. 23)  
TSVL: ρ = 0,617 kg/m3 ; λ = 4,84.10-2 W/mK ;  
ν = 45,81.10-6 m2/s; Pr = 0,65  
Toác ñoä khoùi trong oáng  
V G  
4,8  
=
= 24,3  
m/ s  
w = =  
0,617⋅0,4⋅0,8  
F ρF  
ωd  
24,3⋅0,533  
45,81⋅10−6  
=
= 282730 >104  
Ref =  
νf  
Cheá ñoä chaûy roái  
0,25  
⎛
⎞
Prf  
Prw  
Nuf = 0,021 Re0f ,80 Prf0,43  
εl  
⎜
⎜
⎟
⎟
PTTC:  
⎝
⎠
= 0,021.2827300,8.0,650,43.1,05 = 420  
L
10  
Vì  
=
= 18,7  
neân heä soá εl = 1,05  
(Baûng 8.1)  
d
0,533  
− 2  
4,84 ⋅10  
λf  
= 420  
= 38,1W m2K  
α = Nuf  
Do ñoù  
0,533  
d
Bài 4: (nhö 10.37)  
OÁng daãn khí noùng d = 500 mm, ñaët ngoaøi trôøi, gioù thoåi ω = 2 m/s xieân goùc  
60o. Nhieät ñoä moâi tröôøng tf = 30 oC, nhieät ñoä BM oáng tw = 470 oC. Tính toån thaát  
nhieät /1 m oáng.  
Giaûi:  
KTXÑ d = 0,5 m  
NÑXD tf = 30 oC  
λf = 2,7 ×10−2 W mK  
νf = 16 ×10−6 m2 s  
Pr = 0,701  
f
2 ⋅ 0,5  
−6  
ωd  
4
=
= 6,25 ⋅10  
Ref =  
16 ×10  
νf  
Ñoái vôùi khoâng khí, khi Re > 103  
6,25⋅104  
0,6 ⋅0,93 =171,86  
)
Nu = 0,245Re0,6 εψ  
= 0,245  
(
2,7 ⋅10−2  
λ
= 171,86  
= 9,28 W m2K  
α = Nu  
0,5  
d
Toån thaát nhieät do ñoái löu  
Q = απdL(t – t )  
= 9,28 . π . 0,5 . 1.(470 – 30) = 6411 W  
ñl  
w
f
 Bài 5 (10.42)  
Chuøm oáng song song goàm 8 haøng, d = 60 mm, nhieät ñoä trung bình cuûa  
doøng khoùi tf = 600 oC, toác ñoä ôû choã heïp nhaát w = 8 m/s. Nhieät ñoä trung bình cuûa  
vaùch tw = 120 oC. Tính heä soá α cuûa chuøm oáng trong 2 tröôøng hôïp:  
a. Goùc va  
ψ = 90 o  
ψ = 60 o  
b. Goùc va  
Giaûi:  
TSVL cuûa khoùi ôû tf = 600 oC  
νf = 93,61×10−6 m2 s  
λf = 7,42 ×10−2 W mK  
Pr = 0,62  
Prw = 0,69  
f
8 × 0,06  
93,61⋅10−6  
ωd  
=
= 5127,7 > 1⋅103  
Ref =  
νf  
Neáu goùc va ϕ = 90 o thì  
Nuf = 0,22Re0f ,65 Prf0,36  
λf  
PTTC cho haøng oáng thöù 3:  
0,25  
0,25  
⎛
⎞
Prf  
Prw  
0,62  
0,69  
⎛
⎜
⎞
= 0,22 ⋅5127,70,65 ⋅ 0,620,36  
= 46,5  
⎜
⎜
⎟
⎟
⎟
⎠
⎝
⎠
⎝
0,0742  
0,06  
= 57,5 W m2K  
α3 = Nuf  
= 46,5  
d
ƒ Khoâng khí:  
Nuf = 0,194Re0f ,65 = 50  
sai soá laø 7,5%  
HSTN trung bình cuûa chuøm 8 daõy oáng :  
0,6α3 + 0,9α3 +  
(
8 − 2 α3  
)
= 0,9375α3 = 53,9 W m2K  
α90 =  
8
Khi goùc va ψ = 60 o: Tra baûng 8.5 tìm ñöôïc εψ = 0,94.  
= 53,9× 0,94 ≈ 50,7 W m2K  
αψ = α90 × εψ  
Do ñoù  
pdf 11 trang baolam 20400 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Truyền nhiệt - Bài tập phần Đối lưu cưỡng bức", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_truyen_nhiet_bai_tap_phan_doi_luu_cuong_buc.pdf