Контрольная работа по "Технологии"

Задача 3

Одиночная исходная труба обогревается снаружи электронагревателем, расположенным вокруг трубы с жидкостью (см. рис. 3).

Условия расчета

При выполнении расчетов в третьей задаче принять следующее:

– труба  расположена горизонтально;

– температура  окружающей среды t_возд = 20°С;

– потерями в окружающую среду пренебречь;

– наружная «рубашка» расположена на расстоянии 10 мм от d_нар трубы;

– при  расчете теплопередачи излучением конвективной составляющей теплообмена  пренебречь;

– электрический  нагреватель изготовлен из нихрома с удельным сопротивлением ρ = 1,1 Ом·мм²/м.

   В задаче необходимо определить температуру  электронагревателя. Для этого произвести расчет:

     – площади  поперечного сечения проводника;

     – электрического сопротивления проводника;

     – электрической  и тепловой мощности;

     – температуры  на выходе;

     – средней  температуры;

     – площади  проходного сечения;

     – удельного  объема;

     – объемного  расхода;

     – средней  по сечению скорости потока;

     – коэффициента кинематической вязкости;

     – критериев  Рейнольдса, Прандтля, Нуссельта;

     – эквивалентного диаметра;

     – коэффициента теплоотдачи;

     – площади  поверхности теплообмена;

     – температуры  стенки трубы;

     – абсолютной температуры стенки трубы;

     – абсолютной температуры электронагревателя;

     – температуры  электронагревателя.

     Затем определить коэффициент тепловой мощности согласно расчетным формулам, приведенным выше и в литературе [1,2].

Порядок выполнения расчета

   Для решения данной задачи студенту необходимо:

1. Начертить  конструктивную схему (см. рис.3).

2. Записать  исходные данные из табл. 2.

3. Занести в табл. 9, 10 все постоянные величины для своего варианта, выбранные по справочнику [2].

4. Решение  задачи оформить в виде табл. 11, где необходимо производить  расчет согласно расчетным формулам, приведенным выше и в литературе [1,2].

Пример  расчета

1. Конструктивная схема.
2. Исходные данные:

 
 

3. Таблицы постоянных  величин:

Для воды при t_вх= 300°С, P_атм=10⁵ Па.

 

                                                                                       Таблица 9 
 
 
 
 
 

d_внутр= d_нар –2· δ_ст = 0,017м.

Для  электронагревателя (нихром):

                                                                                                  Таблица 10 
 
 
 

Удельное  сопротивление нихрома r =1 Ом× мм²/м.

4. Решение:

Таблица 11

     Решив все три предложенные задачи, необходимо провести анализ расчета и определить, какой из способов теплопередачи  наиболее эффективен по полученным значениям  коэффициента приведенной тепловой мощности:

,

где - разность температур на входе и выходе теплообменника.