Создан заказ №1302980
29 июля 2016
Для отвода тепла на шасси радиоэлектронного аппарата напаяны четыре трубы с внутренними размерами в поперечном сечении a×b
Как заказчик описал требования к работе:
Здравствуйте, нужно решить 3 задачи по тепломассообмену. В файлах прикреплён документ. В нём условия 3ёх задач и обязательные методические указания к ним.
Решение должно быть подробным, c комментариями, чтобы у преподавателя не возникло вопросов.
Фрагмент выполненной работы:
Для отвода тепла на шасси радиоэлектронного аппарата напаяны четыре трубы с внутренними размерами в поперечном сечении a×b, длиной l. По трубам прогоняется вода со средней скоростью u. Температура шасси и труб Tw, температура воды на входе Tf'.
Рассчитайте тепловой поток, отводимый водой и температуру воды на выходе Tf''.
Таблица 1.1 Исходные данные задачи
a×b,
мм l,
м u,
м/с ТW,
℃
Tf'
℃
15×15
0,8 0,5 65 28
Решение:
Предварительно определяются геометрические параметры трубы. (работа была выполнена специалистами author24.ru) Для каналов прямоугольного сечения определяющим размером является эквивалентный диаметр [1, 2]
dэк=4AU, (1.1)
где A=a∙b – площадь поперечного сечения канала, U=2a+2b – полный периметр сечения независимо от того какая часть этого периметра участвует в теплообмене.
После подстановки в (1.1) значений, заданных в табл. 1.1 получим
dэк=4AU=4∙15∙10-3∙15∙10-34∙15∙10-3=0,015 м.
Теплопроводностью (кондукцией) называют перенос тепловой энергии при соприкосновении между собой частиц вещества или отдельных тел, имеющих разные температуры.
Процесс теплообмена между поверхностью твердого тела с температурой Tw и некоторой жидкой средой с температурой Tf', обусловленной принудительным перемешиванием среды около поверхности носит название конвективного теплообмена. Передача тепла осуществляется за счёт переноса массы нагретого вещества. Принудительная конвекция обеспечивается перемещение жидкости компрессором для жидкости.
Согласно закону Ньютона – Рихмана [3] при конвективном теплообмене полный тепловой поток Q, отдаваемый от поверхности твердого тела к жидкости, пропорционален поверхности S теплообмена и разности температур поверхности стенки и окружающей среды (температурному напору)
Q=αk∙S∙Tw-Tf', (1.2)
где αk – коэффициент конвективного теплообмена, представляющий тепловой поток между единицей поверхности твердого тела при разности температур между телом и средой в один градус.
Для определения αk используются основные положения теории подобия [5]. Согласно этой теории сложные процессы теплообмена характеризуются обобщенными параметрами, представляющими собой безразмерные комплексы размерных физических величин. Если значения обобщенных параметров находятся в определенном диапазоне величин, то процессы считаются подобными.
Для определения конвективного коэффициента теплопередачи в условиях естественной и принудительной конвекции достаточно определить критерий Нуссельта, равного отношению теплового потока Pk за счет конвекции к тепловому потоку Pλ за счет теплопроводности [2]
Nu=PkPλ=αk∙Lλ, (1.3)
где L=dэк – определяющий размер трубы, λ – коэффициент теплопроводности среды, Вт(м∙℃). Коэффициент теплопроводности воды в диапазоне температур 0…60 ℃ при давлении 1 бар примерно равен 0,6 Вт(м∙℃) [2].
Число Нуссельта всегда
Nu≥1,
т. е. тепловой поток за счет конвекции всегда превышает тепловой поток за счет теплопроводности.
Значение коэффициента αk зависит от правильного выбора критериального уравнения для расчета критерия Нуссельта. Критериальные уравнения для наиболее часто встречающихся случаев конвективного теплообмена приведены в [3-5 и др.].
Число Рейнольдса определяется по формуле
Re=u∙dэкν, (1.4)
где u – средняя скорость течения жидкости, dэк – определяющий размер трубы, ν – коэффициент кинематической вязкости жидкости.
Коэффициент кинематической вязкости воды примерно равен [5] 0,73∙10-6 м2с при температуре 20 °С, тогда после подстановки значений в (1.4) будем иметь
Re=u∙dэкν=0,5∙0,0150,73∙10-6 =1,027∙104≅10270
При значениях числа Рейнольдса Re>10000 поток жидкости становится турбулентным [2, 5]. В турбулентном потоке жидкость весьма эффективно перемешивается и естественная конвекция практически не оказывает влияния на теплопередачу [5]. При этом при нагревании жидкости интенсивность теплоотдачи выше, чем при охлаждении.
Решение задачи конвективного теплообмена заключается в нахождении значения критерия Nu с помощью критериальных уравнений, а затем из формулы (1.3) определяется для дальнейших расчетов коэффициент конвективного теплообмена
αk=Nu∙λdэк. (1.5)
Значение коэффициента αk зависит от правильного выбора критериального уравнения для расчета значения критерия Нуссельта.
Для определения среднего по длине значения коэффициента αk при развитом турбулентном течении жидкости (Re>10000) в [5] рекомендуется применять следующее критериальное уравнение (с учетом принятых в задаче обозначений)
Nu=0,021∙Re0,8∙Prf0,43PrfPrW0,25∙εl, (1.6)
где Prf=νa – критерий Прандтля, характеризующий физические свойства жидкости, a – коэффициент температуропроводности (м2с), εl – поправочный коэффициент. За определяющую температуру принимается температура воды на входе Tf', за определяющий размер – эквивалентный диаметр трубы dэк, за определяющую скорость – средняя скорость течения жидкости в трубе u.
В (1.6) направление теплового потока учитывается отношением чисел Прандтля при температурах жидкости и стенки трубы PrfPrW0,25. В соответствии с методическими указаниями к решению задачи это отношение принимается равным PrfPrW=1. Тогда выражение (1.6) преобразуется к виду
Nu=0,021∙Re0,8∙Prf0,43∙εl. (1.7)
Поправочный коэффициент εl в (1.7) зависит от соотношения ldэк и числа Рейнольдса Re...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
20 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
30 июля 2016
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Для отвода тепла на шасси радиоэлектронного аппарата напаяны четыре трубы с внутренними размерами в поперечном сечении a×b.jpg
2021-01-11 01:35
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4.3
Положительно
Отличный автор! Работу выполнил качественно и в срок, работа соответствует всем требованиям.
Автор быстро отвечает на сообщения и реагирует на просьбы. Буду обращаться еще!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
