Теплопотери через плоскую стенку



ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина теоретические основы теплотехники позволяют рассчитывать тепловой баланс между поступающей в систему теплотой, и теплотой, отводимой в ок­ружающую среду. Отводимая в окружающую среду теплота зависит от спо­соба теплообмена и термодинамической системы. Причем, несмотря на многочислен­ные допущения, принимаемые при изучении теоретических основ теплотех­ники, расчетные данные могут использоваться при проектировании реальных систем, что подчеркивает практическую ценность изучаемой дисциплины.

В этой связи, расчет систем теплоснабжения приобретает особую актуальность, так как методы расчета справедливы для всех систем.

Данная курсовая работа обобщает полученные знания по теплооб­мену в сложных термодинамических системах и предназначена для демонст­рации методов расчета теплообмена теплопередачей, теплоотдачей при кон­вективном теплообмене и тепловым излучением.

Целью курсовой работы является демонст­рация и применение методов расчета систем теплоснабжения.

Курсовая работа выполняется по учебному заданию и включает следующие задачи:

■ составление теплового баланса;

■ определение теплопотерь;

■ определение тепловой мощности и параметров источника тепла;

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
   
графическое сопровождение расчетов.

Задание на курсовую работу

5 вариант

Сфера - однослойная; сф = 0,5 м ; сф = 0,64 Вт/м.К.

Цилиндр - однослойный; ц - 0,5 м; ц = 1,63 Вт/м.К.

Плоская стенка - двухслойная, тонкий слой внутри;

                                                      ст1 = 0,05 м; ст1 = 0,20 Вт/м.К. 

                                                       ст2 = 0,45 м; ст2  =1,05 Вт/м.К.

Излучатель - изл = 0,005 м; изл = 180 Вт/м.К.

Коэффициент черноты   w = 0,995

Теплопровод - труба теплоизолированная; изоляционный слой - 2;

длина L тпр = 45м; тпр1 = 0,03м; тпр1 = 55,0Вт/м К

                                                                                       тпр2 = 0,20м; тпр2 = 0,06Вт/м.К.

Скорость движение теплоносителя 0,2м/с.

 диаметр внутренний d тпр = 0,085м.

теплоноситель - вода.

Теплообменник — коридорного типа;

расстояние между трубами в ряду 1 =  0,2м,

 расстояние между рядами 2 = 0,2м,

внутренний диаметр трубы то= 008 м,

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
   
толщина трубы то = 0,002м.

теплопроводность стенок трубы  то = 195 Вт/м К.

первичный теплоноситель воздух;

скорость воздуха в самом узком месте пучка труб  W= 14м/с.

температура первичного теплоносителя:

на входе Твх =1700К,  на выходе Твых = 1100

1. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Тепловой баланс устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса определяют расход топлива и вычисляют коэффициент полезного действия и эффективность работы.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
   
Принимая во внимание заданную систему теплоснабжения (рис. 1.1), теплота подводится с первичным теплоносителем теплообменника, которым является в данной ситуации воздух. Данная теплота расходуется на теплопередачу конвекцией вторичному теплоносителю теплообменника, в качестве которого применяется вода. Нагретая вода передаётся по теплотрассе непосредственно в сам нагреватель объекта теплоснабжения. Нагреватель объекта должен в свою очередь обеспечивать необходимую температуру внутри объекта при потере теплоты в окружающую среду через его изолирующие стенки. При этом передача теплоты внутреннему пространству объекта от нагревателя осуществляется путём лучистой теплоотдачи, а в окружающую среду, передача теплоты происходит путём теплопроводности через изолирующие стенки объекта.

 

    

 

 

 – теплота, подводимая к теплообменнику с первичным теплоносителем;  – теплота, уносимая с первичным теплоносителем;  – теплота, подаваемая вторичным теплоносителем теплообменника в теплотрассу;  – теплота, теряемая в теплотрассе;  – теплота, излучаемая тепловым излучателем;  – теплота, отводимая от объекта в окружающую среду.

Рис. 1.1 – Система теплоснабжения.

В соответствии с описанной системой теплоснабжения уравнения теплового баланса будут иметь следующий вид:

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
   
                                                                     (1.1)

где  – теплота, подводимая к теплообменнику а первичным теплоносителем, Дж;

 – теплота, уносимая с первичным теплоносителем, Дж;

 – теплота, подаваемая вторичным теплоносителем теплообменника в теплотрассу, Дж;

 – теплота, теряемая в теплотрассе, Дж;

 – теплота, излучаемая тепловым излучателем, Дж;

 – теплота, отводимая от объекта в окружающую среду, Дж.

Для решения системы уравнений теплового баланса необходимо определить их составляющие.

 

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДАЮЩИЕ ПОВЕРХНОСТИ.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
   
2.1.Выделение однотипных элементов теплоизолирующих ограждений.

Объект теплоснабжения представлен на рисунке 2.1.

Lц = 5
r = 5

Рис. 2.1 – Геометрические размеры объекта теплоснабжения.

В этом объекте имеются следующие теплоизолирующие ограждения:

§ плоская двухслойная стенка, обозначение – «СТ»;

§ полый цилиндр, обозначение – «Ц»;

§ сферическая поверхность в виде полусферы, обозначение – «СФ».

Определим площади выше перечисленных элементов следующим образом:

                    (2.1)

                                    (2.2)

                                                  (2.3)

 

где S – площадь теплоизолирующей поверхности, ;

 – радиус круга, представляющего плоскую стенку, м.

 

 

Теплопотери через плоскую стенку.

Окружающей среде теплота передаётся через плоскую стенку, в виде круга, теплопроводностью. Расчётная схема представлена на рисунке 2.2. Тепловой поток через плоскую двухслойную стенку определяется по следующей формуле:

 

                                                                                 (2.4)

где  – тепловой поток через плоскую стенку, Вт;

 – удельный тепловой поток через плоскую стенку, .

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
   

Рисунок 2.2 – Расчётная схема плоской стенки.

Удельный тепловой поток через двухслойную плоскую стенку равен:

                                               (2.5)

Для построения схемы, необходимо найти температуру между слоями плоской стенки ( ). Искомую температуру можно найти следующим образом:

                  .           (2.6)

где  – температура между слоями плоской стенки, К;

 – температура внутри объекта теплоснабжения, К;

 – удельный тепловой поток через плоскую стенку, ;

 – толщина внутреннего слоя плоской стенки, м;

 - теплопроводность внутреннего слоя плоской стенки, .

С учётом удельного теплового потока, тепловой поток через плоскую стенку будет равен:

 


Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 327; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!