Порядок выполнения работы

1. Рассчитать значения общего коэффициента теплоотдачи от открытой и изолированной поверхности рубашки аппарата в окружающую среду при свободной конвекции с учетом лучеиспускания для указанного момента времени, Вт/(м^{2 Ч} К)

a _п(t ) = 9.7 +0.07 Ч (t _ст( t ) – t _о), a _пи(t ) = 9.7 +0.07 Ч (t _пи( t ) – t _о).

Здесь t_пи( t ) – температура наружной поверхности теплоизоляции, определяемая из условия равенства теплового потока через слой изоляции (принятый за плоскую стенку) и теплового потока в окружающую среду (без учета тепла, затрачиваемого на прогрев слоя изоляции): (t _сти( t ) – t _пи( t )) Чl _и /d _и =a _пи(t ) Ч (t _пи(t ) – t_о), т.е.

t_пи (t ) = [– p + (p² + 0.28 Ч s( t))^0.5]/0.14 ^оС, где

p = 9.7 – 0.14 Ч t _о + l_и / d _и, s( t ) = 9.7 Ч t _о< + 0.07 Ч t _о² + t _сти( t ) Ч l _и / d _и.

2. Определить тепловой поток с открытой и изолированной поверхности рубашки в окружающую среду для момента времени t , Вт/м ²

Ф ₁(t ) = a _п( t )Ч (t_ст (t ) – t _о), Ф₂( t ) = a _пи( t ) Ч (t _пи( t ) – t _о).

3. Вычислить общее количество тепла, отданного 1 м ² открытой и изолированной поверхности рубашки в окружающую среду (удельные потери тепла) за время D t , Дж

Q _с1( t ) = Ф₁( t ) Ч D t , Q _с2( t ) = Ф₂( t ) Ч D t .

4. Рассчитать для открытой и изолированной поверхности стенки рубашки аппарата (стенка считается плоской) в момент времени t следующие значения температур, ^оС:

– температуры внутренней поверхности стенки рубашки

t _вн( t) = t _ст( t ) + Ф₁( t ) Ч d _ст/ l _ст, t _вни( t ) = t _сти( t ) + Ф₂( t ) Ч d _ст/ l _ст;

– средней температуры наружной поверхности (стенки и теплоизоляции)

t _сс( t ) = 0.5 Ч (t _ст( t ) + t _вн( t )), t _сси( t ) = 0.5 Ч (t _сти t ) + t _вни( t ));

– температуры пограничного слоя теплоносителя у стенки (определяющей температуры для коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к внутренней стенке рубашки)

t _пс( t) = 0.5 Ч (t _т( t ) + t _вн( t )), t _пси( t ) = 0.5 Ч (t _т( t) + t _вни( t )), где

t_т (t ) = 0.5Ч (t_н (t ) + t _к( t )) – средняя температура теплоносителя.

5. Определить значения коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к стенке рубашки (его нижней оценки) для открытой и изолированной поверхности в момент времени t с учетом прогрева стенки рубашки аппарата в нестационарном режиме, Вт/(м^{2 Ч} К)

a _вн (t ) = ( Ф₁( t) + dФ_ст( t ))/(t _пс( t ) – t _вн( t )), a _вни( t ) = ( Ф_>2( t ) + dФ_сти( t ))/(t _пси( t ) – t _вни( t )), где

dФ_ст( t) = с_{стЧ d стЧ r стЧ} [t_сс (t ) – t_сс( t– D t )]/D t , dФ_сти( t ) = с_{стЧ d стЧ r стЧ} [t_сси(t ) – t _сси(t – D t )]/D t –

изменение теплосодержания 1 м ²стенки рубашки аппарата за времяD t на открытой и изолированной поверхности.

6. Вычислить общее количество тепла, затраченное на нагрев 1 м ² открытой и теплоизолированной стенки рубашки от начала нагрева до момента времени t , Дж

Q _ст( t ) = с_{стЧ d стЧ r стЧ <}(t_сс (t ) – t _сс0), Q _сти( t ) = с_{стЧ d стЧ r стЧ} (t_сси (t ) – t _сси0),

где t _сс0, t _сси0 – средние температуры открытой и изолированной наружной поверхности рубашки в момент времени t = 0.

7. Произвести расчеты согласно п.п. 1 – 6 для 8 ё 10 моментов времени из заданного периода. Построить графики зависимости указанной характеристики теплообмена от времени для открытой и теплоизолированной поверхности рубашки аппарата.