Reuniunea provocările de încălzire, Solver
Încălzire inginer - discipline tehnice, care ocupă un loc central în formarea de inginerie. Decizia de aplicatii bazate pe legile fundamentale ale termodinamicii și de transfer de căldură.
Înainte de decizia unei anumite sarcini ar trebui să fie familiarizați cu secțiunea relevantă a literaturii de învățământ, pentru a scrie formule și de a înțelege relația dintre cantitățile în ea.
Reguli generale de rezolvare a problemelor:
Toate valorile date în problema, trebuie să fie înregistrate în sistemul SI
Presiunea P = Pa
Valori derivate:
1 bar = 10 5 Pa; 1 atm = 101325 Pa; 1 mmHg = 133322 Pa
sau prefix, respectiv: 1 MPa = 10 6 Pa; 1 psi = 10 3 Pa
Temperatura T = K °
Valori derivate: dacă t = x ° C apoi T = x + 273 K
Energie (energie internă - AU; entalpie schimbare - căldură AH - Q; locul de muncă - L)
Unitatea de măsură - J.
vâscozitate cinematică - v - m 2 / s
derivați:
1 cSt = 10 -6 m 2 / c;
Coeficientul de conductivitate termică - λ - W / (m · K)
derivați:
1 cSt = 10 -6 m 2 / c;
Ingineria termică este compus din mai multe secțiuni: termodinamica, transfer de căldură (conducta de căldură, convecție, radiație), transfer de masă. Comună pentru ei este faptul că, pentru orice proces în cauză trebuie să fie pus în aplicare legea de conservare a energiei - legea universală a naturii: energia nu apare de nicăieri și nu dispare, ci doar o specie în alta.
Sarcini privind termodinamica
In acest tip de probleme este considerat un gaz specific (sau a unui amestec a cărui compoziție este dată în fracția de greutate sau de volum) ca mediu de lucru, cu care există diverse procese (încălzire, compresie, etc.). Necesar pentru a găsi schimbarea de energie (căldură, locul de muncă).
Soluția la această problemă se bazează pe ecuația de stare a legii pV = RMT termodinamicii și I Q = + L. AU
Exemplu. Amestecul de gaze de 2 kg, constând din 10% N2 și 90% CO2 este încălzit la 30 ° C până la 80 ° C într-un vas închis. Presiunea inițială de 10 atm. Cât de mult de căldură trebuie să fie cheltuite pentru acest proces? Cum de a schimba cantitatea de căldură, în cazul în care în loc de CO2 la CO? Găsiți presiunea finală.
Analiza problemei
Necesar pentru a găsi căldura consumat la încălzire. În diverse procese, această valoare are o valoare diferită. În acest caz, izocoră proces (vas închis, V = const).
Q = m · CV · (T2 - T1)
Ne-am cunoscut o capacitate de căldură. În mod tipic, căldura specifică în aceste sarcini este primit independent de mărimea temperaturii (dacă nu se specifică altfel). Se încălzește la volum constant:
- constanta de gaz pentru fiecare gaz
- masa molară a gazului
- libertate Numărul stepeey (în funcție de gazul atomic)
În rezolvarea necesar să se acorde o atenție la formula chimică a gazului. De asemenea, în problema, legea lui Charles (necesar pentru a găsi presiunea finală).
- Masele de gaze
- constantă de gaz:
J / (kg · K)
J / (kg · K) - Capacitate de căldură izocoră:
i = 5 (CO. N2 - gazele diatomice)
i = 6 (CO2 - gaz triatomic)
Dacă înlocuiți CO2 la CO:
Q „> Q datorită capacității calorice mai mari de CO în comparație cu CO2.- Conform legii lui Charles atunci când V = const
De multe ori, în secțiunea „termodinamicii“ discută problema de încălzire a aerului umed.
exemplu
Aerul umed la o presiune de 1 bar și o temperatură de 20 ° C are un conținut de umiditate are un conținut de umiditate de 30%. Se determină cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea la presiune constantă și 70 ° C și o umiditate de 10%.
Obiectivele de căldură și de transfer de masă
În acest tip de sarcină este considerată o tranziție de la un corp mai cald la o mai puțin încălzită. Acest proces poate fi fie conducta de căldură sau prin convecție sau radiație. Acest lucru este adesea combinat cale. Rezolvarea problemelor se bazează pe aplicarea teoriei similaritate și criteriu ecuații.
exemplu
Se determină cantitatea de căldură transmisă de apă, se deplasează în țeavă de oțel diametru 100/110 mm și o lungime de 1,0 km, un strat de izolație acoperit cu o conductivitate termică de 0,1 W / (m ∙ K) de 10 mm. Viteza de apă de 1 m / s în mișcare, temperatura apei de 70 ° C Temperatura ambiantă de 20 ° C, coeficientul de transfer de căldură de la α2 peretele tubului = 100 W / (m 2 K). Tubul este orizontală.
- Având în vedere scrie:
- Găsiți: Q
- analiza problemei. Problema a declarat că căldura este transferată din fluidul se deplasează prin peretele cilindric, implicând astfel două tipuri de transfer de căldură - convecție și conductivitate termică, înseamnă cantitatea de căldură:
Q = kΔFt
F - o zonă, deoarece cilindric perete F = 2πl. dacă o altă formă de zone de perete altul atunci formula;
= Tzh2 At - diferența de temperatură - tzh1.
Esența problemei este redusă la găsirea coeficientului de conductivitate termică (α participă în aceasta și λ). Specifică faptul că peretele multi-stratificat. Un strat - oțel (dacă nu este indicat ștampila ia λst = 45 W / (m ∙ K)). Numărul Nusselt (- „apă se mișcă“ - înseamnă o convecție liberă în conducta orizontală într-un set condiție) trebuie găsită α1 (prin numărul Reynolds, pentru a determina modul de deplasare) selectați o formulă care este determinată.
numerele
Parametrii ν, Pr, λ determinată de temperatura apei (există o „masă de proprietăți termofizice de apă“, în orice manual)
- Pentru apa la tzh1 = 70 ° C Parametrii termofizice
numărul Reynolds
(Re> 10 aprilie - regim turbulent)
numărul Nusselt - Coeficientul de transfer de căldură de la apa la conducta
Coeficientul de transfer termic pentru peretele cilindric multistrat
În acest tip de cele mai importante sarcini pentru a alege o formulă pentru calcularea corectă a numărului Nusselt.
- având în vedere:
(Temperatura trebuie transformată în K) - Găsiți: q
- Analiză. Soluția la această problemă se bazează pe aplicarea legii Stefan-Boltzmann
Temperatura lshaya bo - T2
C0 = 5,67 W / (m 2 K 4) - Stefan-Boltzmann
pentru că organismele implicate în transferul de căldură, două, este necesar să se utilizeze un grad redus de ticăloșie
- Având în vedere gradul de ticăloșie
- Prin lege, densitatea Stefan-Boltzmann a fluxului termic