Каталог

Помощь

Корзина

Теплотехника. Контрольная работа 1, 2

Оригинальный документ?

Содержание


Контрольная работа №13

Теоретическая часть. Вопрос 1, 303

Практическая часть

Задача 1.1. Параметры смеси газов. Истечение газов4

Задача 1.2. Конвекционный теплообмен. Теплоотдача5

Задача 1.3. Лучистый теплообмен6

Контрольная работа №28

Теоретическая часть. Вопрос 1, 308

Практическая часть

Задача 2.1. Температурный режим при пожаре в помещении15

Задача 2.2. Нестационарная теплопроводимость. Изменяющиеся граничные условия 3 рода17

Задача 2.3. Нестационарная теплопроводимость19

Заключение20

Список использованной литературы21


Контрольная работа №1

Теоретическая часть

1. Почему в качестве рабочих тел тепловых двигателей используются газы

Тепловой двигатель – устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию

Механическая работа в двигателе совершается при расширении рабочего вещества, перемещающего поршень в цилиндре. Для цикличной, непрерывной работы двигателя необходимо возвращения поршня в его первоначальное положение, т.е. сжатие рабочего вещества. Легко сжимаемым веществом является вещество в газообразном состоянии, поэтому в качестве рабочего вещества в тепловых двигателях используется газ или пар.

 

2. (30) Существует ли термодинамические потенциалы у неравновесных систем

В состоянии равновесия зависимость термодинамических потенциалов от соответствующих переменных определяется каноническим уравнением состояния этой системы. Однако в состояниях, отличных от равновесного, эти соотношения теряют силу. Тем не менее, для неравновесных состояний термодинамические потенциалы также существуют.

Таким образом, при фиксированных значениях своих переменных потенциал может принимать различные значения, одно из которых соответствует состоянию термодинамического равновесия.

Можно показать, что в состоянии термодинамического равновесия соответствующее значение потенциала минимально. Поэтому равновесие является устойчивым.

Нижеприведённая таблица показывает, минимуму какого потенциала соответствует состояние устойчивого равновесия системы с заданными фиксированными параметрами.

 

фиксированные параметры

термодинамический потенциал

S,V,N

внутренняя энергия

S,P,N

энтальпия

T,V,N

свободная энергия Гельмгольца

T,P,N

потенциал Гиббса

T,V,μ

Большой термодинамический потенциал

 

 

Практическая часть

Задача 1.1. Параметры смеси газов. Истечение газов

В помещении компрессорной станции объемом V = 3*105 м3 произошла разгерметизация трубопровода, по которому  транспортируется горючий газ аммиак под  давлением P1 =0,2МПа при температуре Т1 =250 К через образовавшееся в  трубопроводе сквозное отверстие площадью f =4,2*10-2 м2 газ выходит в помещение.

Рассчитать, через какое время τ во всем объеме компрессорной станции может образоваться взрывоопасная смесь, а также среднюю молекулярную массу, плотность, удельный объем и изобарную удельную массовую теплоемкость смеси, если ее температура Т=293 К, а давление Р=100кПа. Коэффициент расхода отверстия ξ=0,7, воздухообмен не учитывается.

Решение:

1. Найдем отношение P/P1:

P/P1=100*10 3/0,2*106=0,5

 

2. Рассчитаем секундный расход газа G1:

G1 = 0,7*4,2*10-2 2. Рассчитаем секундный расход газа G1=

 = 0,039Формула= 1,015 кг/сек.

 

3. НКВП бутана – 1,9%

 

4. Рассчитаем удельную газовую постоянную газа

Rсм = 8314/(ru+r1u1) = 8314/(((1-1,9)28,97)+(1,9*58,12)) = 8314/84,355 = 98,559 Дж/кг

 

5. Рассчитаем массу газа в помещении при НКПВ

m = 98,559*22,4= 2,2077216 кг/м3

M1 = 2,2077216*3*105 = 220772,16 кг/м3

 

6. Рассчитаем время образования взрывоопасной концентрации

Т = 220772,16/1,015 = 217,5 сек.

 

7. Рассчитаем среднюю молекулярную массу, газовую постоянную, плотность и удельный объем взрывоопасной смеси:

uсм = ((1-1,9)28,97)+(1,9*58,12) = 84,355

 

R1= 8314/58,12 = 143 Дж/кг

 

pсм = p/RсмT = 105/98,559*293 = 3,46 Па

 

vсм = 98,559*293/105 = 0,288 м3

 

8. Выразим состав смеси в массовых долях:

g1 = 28,97*[1-1,9]/ 84,355 = 0,309

 

g = 58,12*1,9/84,355 = 1,309

 

9. Рассчитаем изобарную удельную массовую теплоемкость смеси:

Срсм = (97,78*1,309) - (29,12*0,309) = 127,99402 - 8,99808 = 118,99 кДж

 

Задача 1.2. Конвекционный теплообмен. Теплоотдача

Рукавная линия диаметром d =90 мм поперечно обдувается воздухом со скоростью ωв=1м/с. Температура воздуха tв=-500 С. По рукавной линии со скоростью ωж=2,4 м/с движется вода, температура которой на входе в рукавную линию t’ж=60 С.  рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, чтобы температура на выходе из рукавной линии была t’’ж≥10 C. Толщина стенки рукавной линии  δ=4 мм., эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава принять λ=0,115 Вт/(м*К).

решение:

1. Выпишем значения:

1.1. кинематического коэффициента вязкости при 4оС принята равной 1,0068*10–6 м2 / с

1.2. коэффициент теплоотводности воды = 0,58 Вт/(м °С)

1.3. удельная изобарная теплоемкость воды = 4200 Дж/кг

1.4. плотность воды = 0,9982 г/см3

1.5. плотность воздуха = 0,0122 г/см3

 

2. Рассчитаем число Рейнольдса при движении воды в рукаве

 

а1 = 0,021*0,1150,57*2,40.8 (4200*0,9982)0,43/1,00680,37 *9000,2 = 0,005

 

а2 = 0,5*1*0,1150,62*0,01220,38 /0,580,18 *9000,5 = 0,256

K = а2 0,510,1150,620,01220,38 0,580,18 9000,5 0,256= 0,0041897

Q = 0,0041897*2,4*5 = 0,0502764

 

l = 0,0502764/0,0041897*94*3,14(3-(-50)) = 2346,52 м

 

Задача 1.3. Лучистый теплообмен

Определить минимальное расстояние, обеспечивающее безопасность соседнего с горящим объекта при исходных данных: проекция факела пламени горящего объекта имеет прямоугольную форму размером 12*12, его температура Тф = 13*10-2, а степень черноты εф = 0,7. На поверхности не горящего объекта: допустимое значение температуры Tдоп = 530, допустимое значение плотности теплового потока (критическая плотность) qкр = 225*10-2, степень черноты поверхности ε = 0,9.

Кроме того, оценить безопасное расстояние от факела до личного состава, работающего на пожаре без средств защиты, от теплового воздействия при условии: а) кратковременного пребывания, б) длительной работы. При кратковременном тепловом воздействии для кожи человека qкр=1120 Вт/м2, при длительном   qкр=560 Вт/м2. При решении учитывать только теплообмен излучением. Коэффициент безопасности принять равным β = 1,8.  

Решение:

Рассчитаем величину плотности теплового потока излучением

εпр = 1/(1/0,7+1/0,9-1) = 1/(1,4285714+1,11-1)= 0,649484

qфп = 0,649484*5,77 [(13*10-2/100)4-(530/100)4]4*12 = 1703217,97

 

Рисунок 1 Коэффициент облученности в параллельной плоскости

Рисунок 1 – Коэффициент облученности в параллельной плоскости

 

 

Формула

j = r2 *144

 

j = 530/1,8*2956,98

r2 *144 = 530/1,8*2956,98

r = r2 144 5301,82956,98 = 7,77 м


Контрольная работа №2

Теоретическая часть

1. Объясните, почему если Теоретическая часть, то и Теоретическая часть? Каков геометрический смысл критической точки?

Критическое состояние (критической фаза), состояние двухфазной системы, в котором сосуществующие в равновесии фазы (например, жидкость и ее насыщенный пар или две несмешивающиеся жидкости) становятся тождественными по всем своим свойствам. Параметры Критическое состояние с. системы (давление рк, температура Тк, объем Vк, состав xк и др.) называют критической параметрами. За пределами Критическое состояние с. сосуществование рассматриваемых фаз в равновесии невозможно, система превращаются в однофазную (гомогенную). 

В этом смысле Критическое состояние с. является предельным случаем двухфазного равновесия. В Критическое состояние с. поверхностное (межфазное) натяжение на границе раздела сосуществующих фаз равно нулю, поэтому вблизи Критическое состояние с. легко образуются системы, состоящие из многие капель или пузырьков (эмульсии, аэрозоли, пены). Вблизи Критическое состояние с. резко возрастает величина флуктуации плотности (в случае чистых веществ) и концентраций компонентов (в многокомпонентных системах), что приводит к значительной изменению ряда физических свойств вещества (см. Критические явления). При приближении к Критическое состояние с. свойства сосуществующих в равновесии фаз (плотность, теплоемкость и др.) изменяются постепенно, без скачка. Поэтому Критическое состояние с. наблюдается лишь при равновесии изотропных фаз [жидких и (или) газовых] или кристаллических фаз с одинаковым типом решетки. 

Независимо от природы сосуществующих фаз (типа двухфазного равновесия) и числа компонентов в Критическое состояние с. система имеет вариантность на 2 меньше, чем в обычном гомогенном состоянии (см. Фаз правило). В чистых веществах (однокомпонентных системах) Критическое состояние имеет место для равновесия жидкость - пар (если вещество при критической параметрах сохраняет свои химический свойства). На диаграмме состояния Критическое состояние с. отвечает конечная точка кривой равновесия, называют критической точкой (К.с. нонвариантно). В табл. представлены критической параметры Тк и рк ряда веществ. Изотермы на диаграммах р - V (рис. 1) при температурах ниже Tк представляют собой ломаные линии с горизонтальными участками а1-b1, а2-b2,

Рисунок 2. Диаграмма равновесия жидкость пар для чистого вещества. Т1. Т2, Tк, Т3

Рисунок 2. Диаграмма равновесия жидкость пар для чистого вещества. Т1. Т2, Tк, Т3 - изотермы, К грипп, точка, аКb - пограничная кривая; заштрихована область двухфазного равновесия.

 

В двойных системах Критическое состояниес. всегда заканчивается равновесное сосуществование жидкой и паровой фаз, как и в чистых веществах. 

Для некоторых систем с ограниченной взаимной растворимостью компонентов существуют, кроме того, критическое состояние с. как предельные случаи равновесного сосуществования двух жидких, двух газовых или двух кристаллических фаз (твердых растворов). В некоторых случаях возможное в принципе критическое состояние с. может не реализоваться, если на рассматриваемое двухфазное равновесие накладывается равновесие др. фаз (например, при понижении температуры или повышении давления начнется кристаллизация одной или обеих жидких фаз). На диаграмме состояния двойной системы критическое состояние с. отвечает критической кривая. Для любого типа двухфазного равновесия критическое состояние с. может быть изображено точкой на диаграмме в координатах химический потенциал i-го компонента m i - молярная доля этого компонента xi (рис. 2). Уравнения критическое состояние с. имеют вид:

m i/дхi)Pк . Тк=0, (д2 m i/дxi2)Рк . Тк=0.

Рисунок 3. Зависимость химический потенциала m А компонента А двойной системы А-В

Рисунок 3. Зависимость химический потенциала m А компонента А двойной системы А-В от состава. T1p1, T2p2, Tкpк, T3p3 - изотермы-изобары, К - критической точка, аКb - пограничная кривая; заштрихована область двухфазного равновесия, в которой химический потенциал не зависит от состава.

 

Согласно этим уравнениям, в критическое состояние с. компонента m i не изменяется при изобарно - изотермическом изменении состава системы. Слабая зависимость m i от состава может сохраняться в значительной температурном диапазоне вдали от Тк. Равновесие жидкость - газ на плоской диаграмме состояния в координатах давление - состав изображается изотермами (рис. 3), которые состоят из кривых конденсации (сплошные

Рисунок 4. Диаграмма равновесия жидкость газ для двойной системы А - В. ТKA, Т1, Т2

Рисунок 4. Диаграмма равновесия жидкость газ для двойной системы А - В. ТKA, Т1, Т2 изотермы, КAК1K2KB, критической кривая. KА и КB критич, точки чистых А и В соответственно.

 

линии) и кривых кипения (пунктир). Эти кривые замыкаются в критической точках К1, К2, . . . геометрическая место которых КАК1К2КВ является проекцией пространств. критической кривой в данной системе координат. Критическая кривая заканчивается в критической точках чистых компонентов КА и КB соответственно. По мере повышения температуры область двухфазного состояния системы уменьшается, стягиваясь при Тк в точку, совпадающую с критической точкой более летучего компонента, например КB.

Рисунок 5. Диаграмма равновесия жидкость - жидкость для двойной системы А - В. КB и

Рисунок 5. Диаграмма равновесия жидкость - жидкость для двойной системы А - В. КB и KA верхняя и нижняя критической точки смешения (растворимости) соответственно, аКBbКA - пограничная кривая; заштрихована область двухфазного равновесия.

 

Равновесие жидкость - жидкость может заканчиваться верхней критической точкой смешения (растворимости) или ниж. критической точкой смешения (растворимости), в зависимости от того, увеличивается или уменьшается взаимная растворимость компонентов с повышением температуры. В общем случае система может иметь обе критической точки; пограничная кривая, отделяющая область гомогенного состояния системы при любых составах от области ее расслаивания на две жидкие фазы, имеет вид замкнутого овала (рис. 4). В двойных системах с ограниченной взаимной растворимостью газов наблюдается критическое состояниек с. для равновесия газ-газ. Экспериментально обнаружены только ниж. критической точки смешения газов, хотя в принципе возможно существование и верх. точек. критическое с. газов бывает двух типов. Первый обнаружен в смесях, одним из компонентов которых является Не. Расслаивание газовой смеси начинается в критической точке менее

Рисунок 6. Диаграмма равновесия газ газ для двойной системы А В. KB, критическая

Рисунок 6. Диаграмма равновесия газ газ для двойной системы А В. KB, критическая точка менее летучего компонента В; заштрихована область двухфазного равновесия газ-газ. а - равновесие газ-газ первого типа; TB Т1. Т2 - изотермы равновесия газ газ. КBK1K2 критической кривая равновесия газ газ, bКB - участок критической кривой равновесия жидкость - газ; 6 равновесие второго типа: T1, ТD, Т* - изотермы равновесия жидкость газ. TD, Тn2 - изотермы равновесия газ - газ. DK2 - участок критической кривая равновесия газ-газ, D - двойная критической точка.

 

летучего компонента (КB на рис. 5,а). По мере повышения температуры (изотермы T1, T2, . . . ) интервал составов, соответствующих двухфазному состоянию газовой смеси, сужается, а давление повышается. Вся критической кривая расположена при более высоких давлениях и температурах, чем кривые равновесия жидкость - пар.

В случае критическое состояние с. второго типа расслаивание газовой смеси начинается при температуре, для которой еще наблюдается равновесие жидкость - пар, т.е. при температуре ниже критической точки менее летучего компонента КB (рис. 5,5). Изотерма равновесия жидкость-газ соприкасается с изотермой равновесия газ-газ в точке D, которая является двойной критической точкой. 

Для равновесия кристалл-кристалл критическое состояние. было обнаружено в случае системы палладий - водород (твердый раствор внедрения). Критические параметры - 19,9 атм и 295,3 oC; ниже этих значений существуют две кристаллические фазы с одинаковой решеткой, но различные содержанием водорода, выше - система является гомогенной. Впоследствии было найдено критическое состояние с. и для твердых растворов замещения, например в системе NaCl-KCl. Критические кривые могут иметь особые точки, в которых термодинамическое поведение системы отличается от поведения в остальных точках критической кривой. Особыми точками являются, например, критической точки равновесия жидкость-пар в случае бесконечно разбавленных растворов. 

Их особенность состоит в том, что в пределах xi : 0 значения некоторых свойств системы зависят от пути подхода к этому пределу. Например, парциальный молярный объем растворителя равен молярному объему чистого растворителя только в том случае, если переход хi : 0 происходит при давлениях и температурах, которые являются критической параметрами для чистого растворителя, вдали от критической точки парциальный молярный объем растворителя в бесконечно разбавленном растворе при любых температурах и давлениях равен молярному объему чистого растворителя. 

Критическая точка азеотропной смеси, а также точки минимума или максимума на критической кривой тоже считаются особыми. Для системы, показанной на рис. 5, б. особой точкой считается точка D, т. к. в ней кривые зависимости составов равновесных жидкости и пара от давления изменяют направление на противоположное. В многокомпонентных системах также возможны двухфазные равновесия различные типов, оканчивающиеся критическое состояние с. В тройных системах критической точки образуют критической поверхность с несколькими особыми точками. наиболее важно появление критической точек высшего порядка, в которых сливаются критической кривые равновесий жидкость - жидкость (в присутствии газовой фазы) и жидкость-пар (в присутствии второй жидкой фазы).

30. Какие основные требования предъявляются к холодильным агрегатам паровых холодильных установок

На холодильных установках имеются трубопроводы для хладагента, хладоносителя, охлаждающей воды, смазочного масла и др. В соответствии с этим различают схемы трубопроводов хладагента, хладоносителя, воды, масла и т. п. 

В работе холодильных установок имеются особенности, значительно усложняющие работу обслуживающего персонала: большое количество охлаждаемых объектов, нередко находящихся на значительном удалении от машинного отделения; разветвленные системы трубопроводов; применение в ряде случаев токсичных холодильных агентов; возможность резких колебаний тепловых нагрузок. 

В связи с этим схема холодильной установки должна отвечать следующим требованиям:

обеспечивать надежное поддержание заданного режима в охлаждаемых объектах и быть гибкой в эксплуатации, для чего следует предусматривать возможность необходимых переключений машин и аппаратов, позволяющих изменять условия их работы, обеспечивать их замену в случае отказа или ремонта;

быть по возможности простой и не требующей больших затрат для ее выполнения;

быть наглядной и удобной для обслуживания, способствовать осуществлению быстрых и безошибочных переключений и иных действий обслуживающего персонала;

обеспечивать безопасность обслуживающего персонала и долговечность установленного оборудования.

 

Практическая часть

Задача 2.1 Температурный режим при пожаре в помещении

Производство, связанное с обращением ГЖ, размещено в помещении размерами в плане 58*60 м2. и высотой Н = 12 м. При аварии технологических аппаратов возможны разлив жидкости амиловый спирт на пол и возникновение пожара. Предусмотренные устройства, ограничивающие растекание жидкости на полу на площади квадрата f = 120 м2, расстояние от границы горения до стены с окнами и дверными проемами, через которые будут происходить газообмен при пожаре в помещении с внешней средой, l = 24 м.

Механическая вентиляция при возникновении пожара выключается. За счет естественного газообмена в помещение поступает такое количество воздуха, что на 1 кг горящей жидкости в среднем приходится V = 12 м3/кг воздуха

Рассчитайте возможную температуру среды в помещении при возникновении пожара:

а. среднеобъемную через 5, 15, 30 мин. его развития;

б. локальную в точке над факелом под перекрытием через 5, 15, 30 мин. его развития;

в. локальную в точках, находящихся на высоте 1,5 м от пола и расстояниях от границы горения 0,25 l, 0,5 l, 0,75 l и l через 2 мин. его развития

 

1. Выпишем значения:

Qpн = 39047 кДж/кг;

V0r = 10 м3/кг;

V0 = 9,1 м3/кг;

 

2. Рассчитаем среднее значение коэффициента избытка воздуха am:

am = 12/9,1 = 1,3187 м3/кг

3. Рассчитаем приведенный объем продуктов горения Vr:

Vr = 10+9,1(1,3187-1) = 12,9 м3/кг

 

4. Рассчитаем средний расход горючей жидкости В (В1, В2, В3,…)за время развития пожара:

В (2 мин.) = 1,75*102 (0,3+0,74. Рассчитаем средний расход горючей жидкости В В1, В2, В3,за время развития)120 = 10095,5 кг/сек.;

В1 (t = 5 мин.) = 1,75*102 (0,3+0,7Формула)120 = 12301,24 кг/сек.;

В2 (t = 15 мин.) = 1,75*102 (0,3+0,7Формула)120 = 16694,47 кг/сек.;

В3 (t = 30 мин.) = 1,75*102 (0,3+0,7Формула)120 = 2,1*104 кг/сек.;

 

5. Зададим значения среднеобъемной температуры в помещении для t = 2 мин. развития пожара:

Tmr = 200oС

 

6. Рассчитаем удельную объемную изобарную теплоемкость среды Cp в помещении при пожаре

 

Cp = 1250+[0,12+0,1/(0,25+ am)] Tmr

Cp = 1250+[0,12+0,1/(0,25+ 1,3187)] 200 = 1286,749

 

7. Рассчитаем значение приведенной степени черноты системы Епр:

Епр= 1/[1+0,0022(Tmr - 273)];

Епр= 1/[1+0,0022(200 - 273)] = 1/0,8394 = 1,1913

 

8. Рассчитаем значение среднеобъемной температуры среды Tmr в помещении для t = 2 мин. развития пожара:

Ta = (hQpн/CpVr)+273;

Ta = (39047/1286,749*12,9)+273 = 664,45

 

F = 2(a+b)H+2ab;

F = 2(58+60)12+2*58*60 = 8458 м2;

 

Tmr = 0,66Ta(hBCpVr/s0eпрFT3a)0,17

Tmr = 0,66* 664,45 (1*10095,5*1286,749*12,9/5,7*10-8*1,1913*8458*664,45)0,17 =

= 129,2oС

 

11. Рассчитаем значение температуры под перекрытием над факелом для t = 2 мин. развития пожара:

Toнr = 1,6 Tmr;

Toнr = 1,6*129,2 = 206,7oС

12. Рассчитаем температуру среды в помещении на заданных расстояниях от границы горения на высоте 1,5 м. от пола для t = 2 мин. развития пожара:

Txyr = Tmr (0,8+0,6/H) [1,33-c/(2c+0,5l)];

Txyr = 129,2 (0,8+0,6/12) [1,33-c/(2c+12)];

Txyr = 109,82 [1,33-c/(2c+12)];

Txyr (c = 1) =109,82 [0,33/14] = 2,58oС

Txyr (c = 2) = 129,2 (0,8+0,6/12) [1,33-2/(2*2+12)] = 5,25oС

Txyr (c = 3) = 129,2 (0,8+0,6/12) [1,33-3/(2*3+12)] = 10,18oС

Txyr (c = 5) = 129,2 (0,8+0,6/12) [1,33-5/(2*5+12)] = 18,31oС

Txyr (c = 30) = 129,2 (0,8+0,6/12) [1,33-30/(2*30+12)] = 43,72oС

Txyr (c = 100) = 129,2 (0,8+0,6/12) [1,33-100/(2*100+12)] = 51,11oС


Рисунок 2 График изменения температуры среды под перекрытием, T fccoС

Рисунок 2 – График изменения температуры среды под перекрытием, T = f(c)

 

 

Задача 2.2. Нестационарная теплопроводимость. Изменяющиеся граничные условия 3 рода

Рассчитайте температурное поле по толщине перекрытия через 0,5 ч после начала пожара, используя полученные при решении задачи 2.1. результаты расчета температуры среды над факелом под перекрытием (график изменения температуры среды под перекрытием). Перекрытие представляет собой сплошную железобетонную плиту толщиной 18 см. Толщина слоя бетона l = 1,2 Вт/(м*К). Начальная температура перекрытия 20oС, такую же температуру имеет воздух над перекрытием.

Задачу решить методом конечных разностей графически.

1. Выпишем максимальное значение температуры среды (для 30 мин) под перекрытием над факелом при пожаре в помещении, получено расчетом при решении задачи 2.1.:

Txyr = 43,72oС

2. Рассчитаем максимальное значение коэффициента теплоотдачи на поверхности плиты со стороны пожара:

a1max = 11,63e0,0023tmax;

a1max = 11,63e0,0023*43,72 = 11,63*2,70,100556 = 1,105 Вт/( м2 oС)

 

3. Установим максимальную толщину расчетного слоя Dc:

Dc = 2 l/ a1max;

Dc = 2 l/ a1max = 2*1,2/11,63*2,70,100556 = 2,17

 

4. Установим максимальный расчетный интервал времени Dt:

а = 11,63*2,70,0023*30 = 12,455

 

Dt = Dc2/2a

Dt = 4,717/2*12,455 = 0,189

 

6. Рассчитаем значения коэффициента теплоотдачи а1 на поверхности плиты со стороны пожара для времени Dt, 2Dt, . . ., 30 мин.

2Dt = 0,0946

3Dt = 0,063

  

Рисунок


 

Задача 2.3. Нестационарная теплопроводимость

Железобетонная плита перекрытия толщиной d = 0,25 м, обогревается с одной стороны средой с температурой tr = 800oС в течение t = 60 мин. Коэффициент теплообмена a на обогреваемой поверхности плиты a = 11,63e0,0023*tr. Начальная температура перекрытия t0 = 20oС. Коэффициент теплопроводимости a = 5,6*10-7 м2

Рассчитать температуру на расстоянии s = 0,02 м, от обогреваемой поверхности плиты:

принимая перекрытие за неограниченную пластину:

1. Рассчитаем числа Био и Фурье:

F0 = at/d2

F0 = 5,6*10-7 11,63*2,70,0023*800*60/0,252 = 0,55

Bi = ad/l

Bi = 72,34*0,25/5,6*10-7 = 32294642,86

 

2. По числу Фурье оценим, сколь членов в ряда в расчетном уравнении следует учитывать:

F0 = 0,55

число членов ряда = 0,55/0,25 = 2,2, оптимально будет рассчитать 3

 

3. По числу Био выпишем значение m = 137 рад

 

4. Рассчитаем температуру в плите перекрытия на расстоянии 0,02 м от поверхности:

Ai = 2sinmi/(mI + sinmI cosmI)

Ai = 2sin137/(137 + sin137 cos137) = 1,3639/136,501 = 0,00999

 tct = tr-(tr-t0) Ai 2sin137137 sin137 cos137 1,3639136,501 0,00999

tct = 800-(800-20)Формула=

= 800-780*0,9742 = 40oС

Заключение

В данном документе были произведены материальные, тепловые, экономические  и гидравлические расчеты на основании которых были сделаны выводы. Был выбран наиболее оптимальный теплообменный аппарат. Также во введении были отражены основные законы теплообмена и течения жидкостей.


Список использованной литературы

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А., «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии». Л.: Химия, 1983.

2. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. и другие, «Основные процессы и аппараты химической технологии». М.: Химия, 1991

3. «Справочник химика» под ред. Никольского т.3, Л.: Химия, 1971

4. Авербух Я.Д., Заостровский Ф.П., Матусевич Л.Н., «Процессы и аппараты химической технологии: курс лекций» Ч.2: «Теплообменные и массообменные процессы». Свердловск: изд. УПИ, 1973

5. Локотанов Н.С. «Процессы и аппараты химической технологии: Методические указания к курсовому проектированию». Свердловск: изд. УПИ, 1985

6. Лащинский А.А., Толчинский А.Р., «Основы конструирования и расчета химической аппаратуры». Л.: Машиностроение, 1970