Задание. «Теория тепломассообмена»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Теория тепломассообмена»

Выполнил студент гр. ТЭТ- 201 Шарапов А.Ф.

Зачетная книжка № 111246

Проверил преподаватель: Цирельман Н.М.

«___»___________ 201__ г.

Уфа 2013

Расчетно-графическая работа

Задание.

Печь нагрева металла горячим газом изнутри представляет собой прямоугольный параллелепипед с размерами L ₁= 8 м (длина)* а ₁=6 м (ширина)* H ₁=4 м (высота), а снаружи - прямоугольный параллелепипед с размерами L ₂=9 м (длина)* a ₂=7 м (ширина)* H ₂=4,5 м (высота). Различие в указанных протяженностях обусловлено тем, что стены и потолок печи имеют толщину d_п=0,5 м (рис. 1.1, рис. 1.3).

Внутри печи с зазорами d_зазпомещен пакет из металлических листов толщиной d_л, длиной L _ли шириной a _лс начальной температурой Т ₀=20°С. В зазоре между листами проходит горячий газ (дымовой газ) атмосферного давления p =9,81×10⁴Па (р =1 ат.) со скоростью w ₀, содержащий углекислый газ и пары воды с парциальными давлениями р _со2и р _н2oсоответст­венно и имеющий температуру Т _Г.

Степень черноты наружной и внутренней поверхности печи, стен цеха и листов металла можно принять равной e _w =0,8. Температуру воздуха в цехе пола­гаем равной Т _в=30°С.

Для проведения расчетов по последним двум цифрам номера зачет­ной книжки из таблиц № 1 и № 2 следует выбрать исходные данные:

- теплопроводность λ, удельную теплоемкость с и плотность ρ металла нагреваемого листа;

- длину L _л, ширину a _л и толщину d_ллиста;

- величину зазора между листами d_заз;

- теплопроводность материала стен печи λ_п;

- температуру греющего газа Т _Г;

- температуру внутренней поверхности печи Т_w1;

- парциальные давления углекислого газа и паров воды;

- температуру посредине листа Т _{ц, л} для нахождения t;

- температуру на поверхности листа Т_{w, л} для нахождения t;

- время нагрева листа τ для нахождения Т _ц.л. и Т_{w .л}.

Надлежит рассчитать:

1. Конвективный и лучистый теплообмен внутри печи.

1.1.Коэффициент теплоотдачи α₁ между вынужденно движущимся горячим газом и поверхностью металлического листа.

1.2.Коэффициент лучистого теплообмена α_л,1 между горячим газом и поверхностью металлического листа.

1.3.Суммарный коэффициент теплоотдачи внутри печи α_Σ,1 = α₁+ α_{л, 1}

2. Процесс нестационарной теплопроводности.

2.1. Определить температуру Т _ц,л(τ) посредине металлического листа и температуру Т_{w ,л}(τ) на его поверхности по истечению заданного времени τ от начала нагрева.

2.2. Определить время τ, по истечении которого посредине и на поверхности металлического листа будут достигнуты требуемые температуры Т _ц,л и Т_{w ,л}, т.е. определить τ(Т _{ц, л}) и τ(Т_{w , л}).

3. Конвективный и лучистый теплообмен снаружи печи

3.1. Коэффициент теплоотдачи α₂ при свободной конвекции воздуха вокруг вертикальных стен печи и над ее потолком.

3.2. Коэффициент лучистого теплообмена α _л,2 между стенами цеха наружной поверхности печи.

3.3. Суммарный коэффициент теплоотдачи снаружи печи α_Σ,2 = α₂+ α_л,2.

4. Процесс стационарной теплопроводности

4.1. Методом итераций определить температуру Т_w2 наружной поверх­ности печи, добиваясь совпадения величины теплового потока Q, передаваемого механизмом теплопроводности через ее сте­ны и потолок, а также механизмами свободной конвекции и излучения от ее наруж­ной поверхности.

4.2.Определить температуру Т_{w 1} внутренней поверхности печи.

4.3. Определить потери тепла Q в цех от наружной поверхности печи.

Результаты расчета занести в табл. 3.

Таблица 1

Последняя цифра № зач. книжки.	Теплотехнические и геометрические параметры нагреваемых металлических листов
λ, Вт/ (м×К)	с, Дж/ (кг×К)	ρ, кг/м3	L л, м	а л, м	δл, мм	δзаз, мм
				4,5	2,5
				7,5	5,5
				6,5	4,5
				4,8	2,8
				5,5	3,5

Таблица 2

Предпоследняя цифра № зач. книжки.	Теплотехнические параметры работы печи
λп, Вт/ (м×К)	T Г, К	р со2, ат.	р н2o, ат.	τ, с	T ц,л, К	Tw, л, К	w 0, м/с
	0,12		0,1	0,05
	0,05		0,07	0,15
	0,07		0,12	0,11
	0,08		0,09	0,13
	0,11		0,125	0,10
	0,06		0,2	0,10
	0,13		0,1	0,20
	0,04		0,08	0,12
	0,09		0,13	0,09
	0,10		0,14	0,17

a 1=7 м

dл

dзаз

dп=0,5м

Рис. 1.1. Сечение печи нагрева листового материала

1 – объем печи; 2 – вертикальные стены печи; 3 – потолок;

4 – металлические листы.