Giáo trình tổng hợp các bài toán kỹ thuật nén khí và hướng dẫn cách giải phần 1 pdf

101
Re
f
< 2300 dầu chảy tầng, do đó:
25,0
WƯ
f
1,0
f
43,0
Pr
Pr
GrRe15,0








=
f
0,33
ff
PrNu
Tính
26
94
)10.66,3(

)2080.(01.8.10.2,7.81,9..



=

=
2
3
f
tlg.
Gr


16198=
f
Gr
Nu
f
= 0,15.1310
0,33
.16198
0,1
.59,3
0,43 25,0
298
3,59

Nu
f
= 16,3
Tính
215
10.8
1056,0.3,16
d
.Nu
3
ff
==

=

W/m
2
.K


Bài 3.11 Biết phơng trình tiêu chuẩn trao đổi nhiệt đối lu của không khí
chuyển động trong ống Nu = 0,021Re
0,5
. Nếu tốc độ của không khí giảm đI 2 làn
còn các đIều kiện khác không đổi, lúc này hệ số toả nhiệt
2

sẽ là bao nhiêu so
với
1
. Ngợc lại nếu tốc độ tăng lên 2 lần thì
2
bằng bao nhiêu?

Lời giải

Vì Nu =

l
;


=
l
Re nên ta có:
Nu = 0,021.Re
0,5
,

5,0
d
021,0
l

=



Chỉ khi có tốc độ thay đổi, các thông số khác không đổi, ta có:

0,5
( tỷ lệ với
0,5
)

1

1
0,5
;
2

2
0,5

1
5,0
1
2
1

2
2
1
;
2
1
==










=


2

Vậy hệ số toả nhiệt
2
giảm đi 2 lần so với
1
.
Ngợc lại, nếu tốc độ tăng lên 2 lần thì
2
tăng lên 2 lần so với

1
. Chú
ý nếu tốc độ giữ không đổi còn đờng kính giảm đi 2 lần thì
2
tăng lên 2 lần,
khi đờng kính tăng lên 2 lần thì
2
giảm đi 2 lần so với
1
.


Bài 3.12 Không khí ở nhiệt độ 27 C
0
có độ nhớt động học 16.10
-6
m
2
/s, trao đổi
nhiệt đối lu tự nhiên với ống trụ nằm ngang đờng kính 80 mm với nhiệt độ bề
mặt 67 . Xác định tiêu chuẩn đồng dạng.

Lời giải

Giỏo trỡnh tng hp cỏc bi toỏn k
thut nộn khớ v hng dn cỏch gii
.
.

102

Tiêu chuẩn đồng dạng Gr
f
với ống trụ nằm ngang có kích thớc xác định
l =d:

2
3
f
tlg.
Gr

=
..

ở đây: g = 9,81 m/s
2
( gia tốc trọng trờng),
300
1
27273
1
T
1
f
=
+
==
d = 80 mm = 0,08 m; t = t
W
t

f
= 67 27= 40 C
0
; = 16.10
-6
m
2
/s.

6
26
3
10.616,2
)10.16.(300
40.9,81.0,08.
==

f
Gr .


Bài 3.13 Một chùm ống so le gồm 10 dãy. Đờng kính ngoàI của ống d = 38
mm. Dòng không khí chuyển động ngang qua chùm ống có nhiệt độ trung bình t
f

= 500 C
0
. Tốc độ dòng không khí là 12 m/s. Xác định hệ số toả nhiệt trung bình
của chùm ống.

Lời giải

Kích thớc xác định: d = 38.10
-3
m,
Nhiệt độ xác định: t
f
= 500 C
0
.
Tra các thông số vật lý của không khí ứng với 500 C
0
ở bảng 6 phụ lục, ta
có:
= 5,74.10
-2
W/m.K , = 79,38.10
-6

[
]
sm /
2
, Pr
f
= 0,687.
Tính:
6
3
è

10.38.79
10.38.12d.
Re


=


=
Re
f
= 5745,
Tính theo (3-16) với hàng ống thứ 3:
33,0
Re41,0
f
0,6
ff
PrNu = (với không khí coi Pr
f
= Pr
W
và bỏ qua ảnh
hởng của bớc ống
S
= 1),
33,0
5745.41,0 .0,687Nu
0,6
f

=
Nù
= 65,2.

Tính
3
2
ù
3
10.38
10.74,5.2,65
d
.Nu


=

=


2
= 98,5 W/m
2
.K,
Hệ số toả nhiệt trung bình của chùm ống so le:

n
).2n(
321

+
+
=


6,91
10
3,9
10
).210(.7,0.6,0
3333
=

=


+

+
=
W/m
2
.K.


.

103
Bài 3.14 Xác định hệ số toả nhiệt và lợng hơi nhận đợc khi nớc sôi trên bề

mặt có diện tích 5 m2. Biết nhiệt độ của vách t
W
= 156
0
C và áp suất hơi p = 4,5
bar.

Lời giải

Nhiệt độ sôi (nhiệt độ bão hoà ) tơng ứng với p = 4,5 bar là t
s
= 148
0
C.
Nhiệt ẩn hoá hơi r = 2120,9 kJ/kg. (tra bảng 4 phụ lục):
t = t
W
t
s
= 156 148 = 8
0
C,
Hệ số toả nhiệt khi sôi bọt theo (3-17):
= 46. t
2,33
.p
0,5
= 46.8
2,33
.4,5

0,5

= 12404 W/m
2
.K.
Nhiệt lợng bề mặt vách truyền cho nớc:
Q = .F.( t
W
t
s
) = 12404.5.(156 148)
Q = 496160 W,
Lợng hơI nhận đợc sau 1 giờ:
842
10.9,2120
3600.496160
G
3
== kg/h.

.
116
Chơng 4
trao đổi nhiệt bức xạ và truyền nhiệt

4.1. trao đổi nhiệt bức xạ

4.1.1 Hai tấm phẳng song song

+






=
4
1
4
1
0qd12
100
T
100
T
.C.q , (W/m

2
). (4-1)
Độ đen qui dẫn:
1
11
1
21
qd


+

=
(4-2)
Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối:
C
0
= 5,67 W/m
2
.K
4


4.1.2 Hai tấm phẳng song song có mằng chắn
Khi có n máng chắn ở giữa với độ đen
m
=
1
=
2

, lúc này bức xạ từ tấm
phẳng 1 sang tấm phẳng 2 sẽ giảm đi (m+1) lần:
)1m(
q
)q(
12
m12
+
=
(4-3)
4.1.3 Hai vật bọc nhau:














+

=
4
1
4
1
10qd12
100
T
100
T
.F.C.q , (W/m
2
). (4-4)
Độ đen qui dẫn:










+

=
1

1
F
F
1
1
22
1
1
qd
(4-5)
F
1
diện tích bề mặt vật bị bọc (vật nhỏ)
F
2
diện tích bề mặt vật bọc (vật lớn)
Chú ý: Nếu hai tấm phẳng hoặc hai vật là vật trắng tuyệt đối (vật có hệ số phản xạ
R = 1, hệ số hấp thụ A và độ đen : A = = 0) thì độ đen qui dẫn
qd
= 0 hay Q
12
=
0.


4.2.
truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt

4.2.1 Truyền nhiệt

4.2.2.1. Truyền nhiệt qua vách phẳng

)tt(kq
2f1f
= (4-6)



.
117

Hệ số truyền nhiệt của vách phẳng n lớp:

2
n
1i
i
i
1
11
1
k

+


+

=

=
; W/m
2.K
,
t
f1
, t
f2
- nhiệt độ của môi chất nóng và lạnh;

1
,
2
- hệ số toả nhiệt từ bề mặt đến môi chất,

i
,
i
chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i.

4.2.1.2 Truyền nhiệt qua vách trụ

)tt(kq
2f1f11

= ; W/m, (4-7)

1n2
n
1

i
1i
i11
1
d
1
d
d
ln
2
1
d
1
1
k
+
+

+

+

=

; W/m.K

k
1
- hệ số truyền nhiệt qua vách trụ n lớp.

4.2.1.2 Truyền nhiệt qua vách trụ có cánh


)tt(kQ
2f1fc
= ; W (4-8)

22111
c
F
1
FF
1
1
k

+


+

=
; W/K
k - hệ số truyền nhit của vách có cánh. Ngời ta làm cánh ở bề mặt phía có
giá trị hệ số nhỏ.
Mật độ dòng nhiệt phía không làm cánh với hệ số làm cánh:
1
2
c
F

F
=

)tt(kq
2f1f11

= ; W/m
2
(4-9)


c21
1
.
11
1
k

+


+

=
; W/m
2
.K,
Mật độ dòng nhiệt phía làm cánh:

)tt(kq
2f1f22

= ; W/m
2
(4-10)


2
c
1
c
2
1
.
1
k

+


+


=
; W/m
2
.K,

c

1
2
q
q

=