Теплопередача ТТ.4 Глава 8

TT.4 Глава восьмая. Краснощёков

Теплоотдача при конденсации пара

Часть задач есть решенные, контакты

8-1. На поверхности вертикальной трубы высотой Н = 3 м про­исходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара. Давление пара р = 2,5 · 10⁵ Па. Температура поверхности трубы t_c= 123°С.

Определить толщину пленки конденсата δ_х и значение местного коэффициента теплоотдачи α_х в зависимости от расстояния х от верхнего конца трубы. Расчет произвести для расстояний х, равных 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 1.0; 1,5; 2,0 и 3 м.

Построить график изменений δ_х и α_х по высоте трубы.

При расчете считать режим течения пленки конденсата ламинар­ным по всей высоте трубы. Расчет выполнить по приближенным фор­мулам Нуссельта.

8-2. Как изменятся толщина пленки конденсата и значение мест­ного коэффициента теплоотдачи в условиях задачи 8-1, если при не­изменном давлении (р = 2,5 – 105 Па) температурный напор при­мет значения, равные 2, 4, 6, 8 и 10°С?

Расчет произвести для расстояния х = 2 м. Построить графики зависимостей δ_х = f₂ (Δt) и α_х = f₂ (Δt).

Примечание. В рассматриваемых условиях средняя темпе­ратура пленки конденсата t_г изменяется мало и изменением физиче­ских свойств конденсата с изменением Δt можно пренебречь.

8-3. На поверхности вертикальном трубы высотой H = 2 м проис­ходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара Давление пара р = 4 кПа. Температура поверхности трубы t_с = 25°С.

Определить значения местного коэффициента теплоотдачи на расстояниях х, равных 0,1 и 2 м от верхнего конца трубы. При расчете считать течение пленки конденсата ламинарным по всей высоте трубы.

Результаты расчета сравнить с ответом к задаче 8-1.

8-4. На наружной поверхности горизонтальной трубы диаметром d = 20 мм и длиной l = 2 м конденсируется сухой насыщенный водя­ной пар при давлении р = 1 · 10⁵ Па. Температура поверхности трубы t_с = 94,5°С.

Определить средний коэффициент теплоотдачи от пара к трубе и количество пара G, кг/ч, которое конденсируется на поверхности трубы.

8-5. Решить задачу 8-4 при условии, что давление пара р = 2 х 105 Па, а все остальные данные остались без изменении. Резуль­таты расчета сравнить с ответом к задаче 8-4.

Стоимость: 150 руб

8-6. Определить количество сухого насыщенного водяного пара G, кг/ч, которое конденсируется на поверхности горизонтальной тру­бы диаметром d = 16 мм и длиной l = 1,5 м, если давление пара р = 1,2 МПа, а температура поверхности трубы t_с = 180°С.

Стоимость: 150 руб

8-7. Как изменится коэффициент теплоотдачи при конденсации сухого насыщенного воляного пара на поверхности горизонтальной трубы, если давление пара возрастет от 0,04 · 10⁵ до 4· 10⁵ Па, а тем­пературный напор Δt = t_s – t_с останется без изменения?

Стоимость: 150 руб

8-8. Как изменятся коэффициент теплоотдачи и количество сухого насыщенного водяного пара, конденсирующегося в единицу времени на поверхности горизонтальной трубы, если диаметр трубы увеличить в 4 раза, а давление пара, температурный напор и длину трубы сохранить без изменений?

Стоимость: 180 руб

8-9. Какую температуру стенки t_с необходимо обеспечить, что­бы при пленочной конденсации сухого насыщенного водяного пара на поверхности горизонтальной трубы диаметром d = 16 мм и длиной l = 2,4 м конденсировалось G = 6,5 · 10^-3 кг/с пара. Давление пара р = 5 · 10⁵ Па.

Определить также значение коэффициента теплоотдачи в этих условиях.

8-10. Какой температурный напор Δt = t_s — t_с необходимо обеспечить, чтобы при пленочной конденсации сухого насыщенного во­дяного пара на поверхности горизонтальной трубы диаметром d = 34 мм плотность теплового потока была q = 5,8 · 10⁴ Вт/м². Давле­ние пара р = 1 · 10⁵ Па.

Определить также значение коэффициента теплоотдачи в этих условиях.

Стоимость: 150 руб

8-11. На поверхности горизонтальной латунной трубки диамет­ром d₂/d₁ = 20/18 мм конденсируется сухой насыщенный водяной пар с давлением р = 2,4 · 10⁵ Па. Внутри трубки протекает охлаждающая вода. Расход и средняя температура воды равны соответственно: G₁ = 400 кг/ч; t_ж1 = 40°С.

8-12. Определить значение коэффициента теплоотдачи α₂ Вт/(м² · °С) от конденсирующегося водяного пара к наружной поверхности горизонтальной латунной трубки диаметром d₂/d₁ = 18/16 мм, температуры наружной и внутренней поверхностей стенки трубки t_с2 и t_c1 и количество пара G₂, кг/(м · ч), конденсирующегося на наружной поверхности трубки.

Пар сухой насыщенный под давлением р = 700 кПа. Внутри трубки со скоростью ω = 1,0 м/с протекает охлаждающая вода, имеющая среднюю температуру t_ж1 = 30°С.

Стоимость: 300 руб

8-13. Как изменится количестпо конденсирующегося пара G₂ кг/(м · ч), в условиях задачи 8-12, если скорость охлаждающей воды увеличить в 2 раза (с ω = 1 м/с до ω = 2 м/с), а все остальные ус­ловия остапить без изменений?

Стоимость: 300 руб

8-14. На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром d = 20 мм и высотой Н = 2 м конденсируется сухой насыщенный во­дяной пар при давлении р = 1 · 10⁵ Па (рис. 8-4). Температура поверх­ности трубы t_с = 94,5° С.

Определить средний по высоте коэффициент теплоотдачи от па­ра к трубе и количество пара G, кг/ч, которое конденсируется на по­верхности трубы.

Сравнить результаты расчета с ответом к задаче 8-4, где рас­сматривается теплообмен в тех же условиях для горизонтальной трубы.

8-15. На горизонтальной трубе диаметром d = 16 мм и длиной l = 1,2 м происходит пленочная конденсация сухого насыщенного во­дяного пара при давлении р = 3 МПа. Температура поверхности тру­бы t_с = 227°С.

Как изменится средний коэффициент теплоотдачи от пара к тру­бе, если трубу расположить вертикально, а все другие условия ос­тавить без изменения?

Стоимость: 180 руб

8-16. Определять количество конденсатоотводных дисков n, ко­торые необходимо расположить на вертикальной трубе, в условиях задачи 8-15, чтобы коэффициент теплоотдачи при вертикальном рас­положении был равен коэффициенту теплоотдачи для горизонталь­ной трубы (α_верт = α_гор).

Стоимость: 180 руб

8-17. Пароводяной теплообменник выполнен из n = 218 вертикально расположенных труб диаметром d = 16 мм и высотой Н = 1,5 м.

Трубы изнутри охлаждаются водой, так что средняя температура их наружной поверхности t_с = 173°С. Сухой насыщенный водяной пар под давлением р = 1 МПа конденсируется на наружной поверхности труб.

Определить коэффициент теплоотдачи от пара к поверхности труб и количество теплоты Q, кВт, передаваемое воде в теплооб­меннике.

Стоимость: 90 руб

8-18. Определить критическую высоту труб Н_к.р, при которой в условиях задачи 8-17 па их нижнем конце будет происходить пере­ход ламинарного течения конденсатной пленки в турбулентное.

 8—19. Определить, до какого значеним температурного напора в условиях задачи 8-17 ламинарное течение пленки конденсата сохра­нится по всей высоте трубы.

8-20. В вертикальном парокодянои теплообменнике охлаждаю­щая вода, протекающая по трубам, должка отделить Q = 350 кВт теплоты.

Сухой насыщенный подиной пар под давлением р = 1,5 МПа конденсируется на наружной поверхности труб.

Определить необходимый температурный напор, если теплооб­менник выполнен из n = 50 труб диаметром d = 22 мм и высотой Н =1,5 м.

 8-21. На наружной поверхности вертикальной трубы конденси­руется сухой насыщенный водяной пар. Режим течения пленки кон­денсата по всей высоте трубы ламинарный.

Определить зависимости плотности теплового потока q, Вт/м², и теплового потока Q, Вт, от высоты трубы.

 8-22. На вертикальной трубе водоподогревателя конденсируется сухой насыщенный водяной нар. Давление пара р = 8,6 МПа. Тем­пература наружной поверхности трубы t_с = 287°С. Высота трубы Н = 1,8 м.

Определить средний коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы.

 8-23. В вертикальном оодоиодогревателе нагреваемая вода дви­жется по трубам, на наружной поверхности которых конденсируется сухой насыщенный водяной пар под давлением р =5,6 МПа. Темпера­тура наружной поверхности труб t_с = 260°С.

Определить количество теплоты Q, кВт, передаваемое воде, если водоподогреватсль выполнен из n = 112 труб наружным диаметром d = 16 мм и высотой Н = 2 м.

 8-24. Определить изменение среднего коэффициента теплоотдачи по высоте вертикальной трубы при конденсации на ней сухого на­сыщенного водяного пара.

Давление пара р = 6 МПа, температура поверхности трубы t_с = 265°С.

Расчет произвести дли значений пысоты Н, равных 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3 и 4 м, и построить график зависи­мости α = f (Н).

 8-25. Определить изменение количества теплоты Q, кВт, переда­ваемое от пара к стенке вертикальной трубы, в зависимости от ее высоты в условиях задачи 8-24, если диаметр трубы d = 22 мм.

 8-26. Определить коэффициент теплоотдачи от пара к трубке верхнего ряда горизонтального трубного пучка конденсата паровой турбины. Трубка имеет наружный диаметр d = 18 мм и температуру поверхности t_с = 22°С.

На поверхности трубки конденсируется сухой насыщенный водя­ной пар под давлением р = 5 кПа, движущийся сверху вниз со ско­ростью ω_n = 20 м/с (рис. 8-7).

Сравнить полученный результат со значением коэффициента теплоотдачи для неподвижного пара.

 8-27. Как изменится коэффициент теплоотдачи от пара к трубке конденсатора в условиях задачи 8-26 при изменении скорости движе­ния пара от 10 до 40 м/с? Построить график зависимости α от ω_п.

Стоимость: 270 руб

 8-28. Как изменится коэффициент теплоотдачи от пара к трубке конденсатора в условиях задачи 8-26 при изменении давления пара от 0,05 · 10⁵ до 0,5 · 10⁵ Па, если температурный напор (Δt = 10,9°С) и все другие данные останутся без изменении?

 8-29. Определить средний коэффициент теплоотдачи от пара к трубам конденсатора, выполненного в виде горизонтального коридор­ного трубного пучка, состоящего из  n = 14 рядов труб по высоте.

Наружный диаметр труб d = 16 мм. Шаг труб по горизонтали s = 1,25d (рис. 8-9). Поверхность теплообмена всех рядов труб в пучке одинакова.

На поверхности труб конденсируется сухой насыщенный водя­ной пар под давлением р = 9,8 кПа, движущийся сверху вниз. Ско­рость потока пара перед верхним рядом труб ω₁ = З5 м/с. Темпера­тура поверхности всех трубок t_с = 35° С.

При расчете принять давление пара и температурный напор неизменными по высоте пучка.

 8-30. Определить значение коэффициента теплоотдачи для трубы пятого (считая сверху) ряда конденсатора, рассмотренного в задаче 8-29, если скорость пара перед верхним рядом труб уменьшилась в 2 раза, а все остальные условия сохранены без изменений. Опреде­лить также количество пара, конденсирующегося на 1 м этой трубы, ΔG, кг/(м · ч).

Сравнить результаты расчета с данными, полученными в зада­че 8-29.

Часть задач есть решенные, контакты