Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
6.74. Рассчитать долю внеатмосферного солнечного излучения, приходящуюся на длины волн менее 1 мкм.
6.75. Определить солнечное склонение на 30 января и 1 сентября.
6.76. Рассчитать угол падения солнечных лучей в 2 ч после полудня по солнечному времени 15 февраля на 40° с. ш. на поверхностях со следующей ориентацией: а) горизонтальной; б) обращенной на юг с наклоном 40°; в) наклоненной на 40°, но отклоненной на угол 30° к западу от юга; г) вертикальной, обращенной на юг; д) вертикальной, обращенной на запад.
6.77. Рассчитать для г. Денвер (шт. Колорадо) на 1 марта часовую суммарную солнечную радиацию от восхода до захода Солнца, поступающую на поверхность, которая наклонена под углом, равным широте, и обращена на юг. Принять, что земля покрыта снегом, имеющим отражательную способность 0,7.
6.78. Рассчитать равновесную температуру черной горизонтальной пластины, изолированной снизу, в г. Мэдисон (шт. Висконсин) в полдель 11 мая при скорости ветра 5 м/с и температуре воздуха 1O0C Повторить расчет для плоской поверхности, имеющей отражательную способность 0,8 при длинах волн менее 1 мкм и излучательную способность 0,2 при длинах волн более 1 мкм. Затем определить плотность потока тепла, который мог бы отводиться от пластины, если бы ее температура понизилась на 3O0C
6.79. Решить задачу 6.78, приняв, что пластина закрыта тонкой пленкой пластика, которая пропускает 95% солнечного излучения и только 10% инфракрасного излучения и расположена на расстоянии 1 см над пластиной.
6.80. На приведенной ниже схеме показана солнечная установка, предназначенная для выработки электроэнергии. Определить максимальную мощность, которую может произвести эта установка, когда плотность падающего излучения равна 3200 кДж/(ч-м2). Характеристики коллектора следующие: полный коэффициент тепловых потерь ?// = 7,0 кДж/(ч-м2-град); эф-
Излучение 373
фективность коллектора F' « 0,92. Расходы воды через коллектор т = = 30 кг/(ч-м2). Произведение пропускательной способности на поглощательную способность та равно 0,80. Окружающая температура T0^ — 2O0C Площадь коллектора A0 = 50 000 м2. Принять, что тепловая машина имеет к. п. д.,
К задаче 6.80.
приблизительно равный 1/3 к. п. д. цикла Карно для работы между температурой окружающей среды как стока и температурой коллектора Тк, вых как источника тепла.
Глава 7
7.1. ВВЕДЕНИЕ
В этой главе представлен тепловой анализ различных типов теплообменников. В частности, описаны два метода расчета тепловых характеристик промышленных теплообменников и представлены методики оценки необходимого размера и наиболее подходящего типа теплообменника для решения определенной задачи. Будут также рассмотрены в рамках тепловых характеристик теплообменника его гидравлическое сопротивление и оборудование, необходимое для прокачки жидкости через теплообменник.
При выполнении полного проектного расчета теплового оборудования важно знать не только тепловые характеристики, но и экономические показатели системы. В последние годы роль теплообменников непрерывно возрастает, поскольку инженерам приходится заниматься проблемами общего потребления энергии и они стремятся оптимизировать конструкцию не только с точки зрения теплового анализа и экономических соображений возмещения капиталовложений, но и с точки зрения возврата энергетических затрат, потребляемых тепловой системой. Поэтому должны быть рассмотрены экономические аспекты, а также вопросы потребления энергии и сырья для решения заданной задачи.
При использовании теплообменника в системе теплоснабжения для передачи тепла необходим температурный напор. Величину температурного напора можно уменьшить путем использования более крупного теплообменника, однако это в свою очередь приведет к возрастанию экономических, а также энергетических затрат. Проблемы подобного рода будут играть все возрастающую роль в последующие годы, однако такой анализ выходит за рамки данной главы. Тем не менее рассмотрим среди теплообменных аппаратов различного назначения не только кожухотрубные теплообменники, но также теплообменники с неподвижной насадкой, солнечные коллекторы и тепловые трубы.
7.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
Теплообменник простейшего типа состоит из трубы, внутри которой расположена другая труба (рис. 7.1). Такое устройство может работать либо в режиме противотока, либо в режиме
ТЕПЛООБМЕННИКИ
Теплообменники 37i5
прямотока, когда горячая или холодная жидкость течет внутри кольцевого пространства, а другая жидкость течет во внутренней трубе.
Наиболее распространенным типом теплообменника, который широко используется в химической и других отраслях промышленности, является кожухотрубный теплообменник (рис. 7.2),
Л.вых
Рис. 7.1. Простой противоточный теплообменник типа «труба в трубе».
В теплообменнике такого типа одна жидкость течет внутри труб, тогда как другая жидкость прокачивается в межгрубном пространстве внутри кожуха в поперечном направлении. Причина выбора схемы движения потока жидкости поперек, а не
ш—ш
223
Рис. 7.2. Кожухотрубный теплообменник с сегментными перегородками; в трубном пучке два хода, в межтрубном пространстве один ход.
