Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • и окружающей его замкнутой серой оболочкой






     

    Теоретические положения по расчету радиационного теплообмена между излучающим и поглощающим газом и окружающей его замкнутой серой оболочкой подробно изложены в литературе [1-3].

    В инженерных расчетах лученепрозрачный (излучающий и поглощающий излучение) газ считают серым телом, а его объемное излучение заменяют излучением оболочки, в которую заключен газ. Поэтому плотность потока собственного излучения газа рассчитывают по формуле:

    , (5.33)

    где – степень черноты газа; – коэффициент излучения газа, Вт/(м2·К4); Тг – температура газа, К.

    Расчет радиационного теплообмена между серым газом и окружающей его замкнутой серой оболочкой выполняют по формуле Нуссельта:

    , (5.34)

    где – результирующий тепловой поток излучением, воспринимаемый оболочкой, Вт; – температуры газа и оболочки, К; – площадь поверхности оболочки, м2. Приведенная степень черноты в системе газ–оболочка рассчитывают по формуле:

    , (5.35)

    где – степень черноты газа и оболочки соответственно.

    Степень черноты газа зависит от его состава, температуры и объема, который занимает газ. Для продуктов сгорания энергетических топлив степень черноты газа рассчитывается по формуле:

    , (5.36)

    где – степень черноты углекислого газа; – степень черноты водяного пара; – условная степень черноты водяного пара; – поправочный коэффициент, учитывающий особенности излучения водяного пара; – степень черноты сернистого газа. Степени черноты перечисленных газов определены экспериментально и в зависимости от их парциального давления, длины пути луча и температуры приведены в литературе [1-3] в виде номограмм:

    , (5.37)

    где – парциальное давление i – го газа, кПа; Тг – температура газа, º C (K); – эффективная длина пути луча, м. Для газового объема произвольной формы эффективную длину пути луча рассчитывают по формуле:

    , (5.38)

    где – объем, занимаемый газом, м3; – площадь оболочки, в которую заключен газ, м2.

    Поправочный коэффициент находят по номограммам [1-3] в виде .

    В инженерных расчетах лучистый тепловой поток от газа к стенке иногда удобно представить в виде закона теплоотдачи Ньютона:

    , (5.39)

    где – коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2·К).

    99 Коэффициент теплоотдачи излучением рассчитывают по формуле:

    , (5.40)

    где – приведенная степень чернот

    102Для теплового расчета рекуперативного теплообменника используют два основных уравнения – уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи. Без учета тепловых потерь в теплообменном аппарате уравнение теплового баланса имеет вид:

    , (7.1)

    где – количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем в единицу времени, Вт; – количество теплоты, воспринимаемое холодным теплоносителем в единицу времени, Вт. В развернутом виде уравнение теплового баланса можно записать:

    а) для однофазных теплоносителей

    ; (7.2)

    б) при изменении агрегатного состояния горячего теплоносителя (горячий теплоноситель – влажный насыщенный водяной пар)

    , (7.3)

    где G1 и G2 – массовые расходы горячего и холодного теплоносителей, кг/с; cp1 и cp2 – удельные массовые изобарные теплоемкости горячего и холодного теплоносителей, Дж/(кг× К); и – температуры горячего теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С; и – температуры холодного теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С; x – степень сухости пара.

    103Для теплового расчета рекуперативного теплообменника используют два основных уравнения – уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи. Уравнение теплопередачи в рекуперативном теплообменном аппарате имеет вид:

    , (7.15)

    где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2× К); – средняя разность температур между горячим и холодным теплоносителями (средний температурный напор), °С; F – площадь поверхности теплообмена, м2.

    Коэффициент теплопередачи рассчитывают по формулам теплопередачи для плоской стенки, поскольку толщина стен у трубок теплообменников мала [1, 2]:

    , (7.16)

    где – толщина стенки трубы, м; – коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м·К); – коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю, Вт/(м2·К). Коэффициенты теплоотдачи рассчитывают по критериальным формулам

    104Температуры теплоносителей вдоль поверхности теплообмена изменяются по экспоненциальному закону. При этом из соотношений (111) следует обратно пропорциональная зависимость между водяными эквивалентами и изменениями температуры вдоль поверхности теплообмена (рис. 9):

    если , то ; (7.12)

    если , то . (7.13)

    При противоточной схеме движения теплоносителей (рис. 7.9) выпуклость кривых изменения температуры теплоносителей направлена в сторону большого водяного эквивалента, т.е. в сторону теплоносителя с меньшим изменением температуры.

    Если греющим теплоносителем является влажный или сухой насыщенный водяной пар, то в процессе теплопередачи его температура не изменяется и равна температуре насыщения при данном давлении:

    .

    105При расчете коэффициентов теплоотдачи при вынужденном движении в трубах и каналах принять поправку на начальный участок гидродинамической стабилизации потока , а температуру стенок рассчитать по приближенным формулам:

    ; , (7.19)

    где – средняя разность температур теплоносителей, °С.

    Среднюю разность температур для прямоточной и противоточной схем движения теплоносителей рассчитывают по формулам:

    , если (7.20)

    или

    , если , (7.21)

    где DTmax и DTmin – максимальная и минимальная разности температур теплоносителей (см. рис.9), °С; DTа – среднеарифметическая разность температур, °С; DTл – среднелогарифмическая разность температур, °С.

    Для расчета средней разности температур при сложном движении теплоносителей строят температурный график для противотока и , рассчитанную по формулам (7.20) или (7.21), умножают на поправочный коэффициент , учитывающий особенности теплообмена при сложном токе. При этом студент самостоятельно принимает одну из схем перекрестного или сложного движения теплоносителей, приведенных в приложении [3] и по рисунку определяет , где комплексы P и R соответственно равны:

     

    ; . (7.22)

     

    а) W1> W2 б) W1< W2
    Рис. 7.9, а. Изменение температур горячего и холодного теплоносителей вдоль поверхности теплообмена при прямоточной схеме движения в зависимости от соотношения их водяных эквивалентов
    а) W1> W2 б) W1< W2
    Рис. 7.9, б. Изменение температуры горячего и холодного теплоносителей вдоль поверхности теплообмена при противоточной схеме движения в зависимости от соотношения их водяных эквивалентов

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.