Задачі для самостійного розв’язання. Задача № 1. У теплообміннику шаховий пучок труб обтікається гарячою водою зі швидкістю у вузькому перетині w=(0,5+0,03×N)м/с і tр=(70+N)оC

Задача № 1. У теплообміннику шаховий пучок труб обтікається гарячою водою зі швидкістю у вузькому перетині w =(0,5+0,03×N)м/с і t_р =(70+N)^оC. Пучок складається з 10 рядів труб діаметром d_н =0,01×N м і довжиною l =(2+0,1×N) м. Поперечний крок s ₁=2,5× d_н, повздовжній s ₂=1,5× d_н. Визначити, яку кількість теплоти віддає вода, якщо температура стінки труби t_c =60^оС.

Задача № 2. По горизонтально розташованій трубі l_ст =20Вт/(м×К) зі швидкістю w =(1+0,02×N) м/с тече вода з температурою t_{р 1}=(130+2×N)^оC. Зовні труба охолоджується повітрям з температурою t_{р 2}=(20+N)^оC. Визначити кількість теплоти, що передається від води до повітря, якщо поверхня труби F =(2+0,1×N)м². Внутрішній діаметр труби d ₁=150 мм, зовнішній d ₂=170 мм. Прийняти температуру стінки труби рівною температурі води.

Задача № 3. Розрахувати кількість теплоти, що передається через ребристу трубу з круглими ребрами діаметром D =3× d м, діаметр труби d_н =0,01×N м, товщина стінки труби d_т =2 мм, довжиною l =5 м. Ребра на трубі розташовані з кроком b =3 мм, товщиною d_р =2 мм. Теплота передається від гарячої води з температурою t_р =(100+2×N)^оС до повітря з температурою t_п =N^оС. Відношення q ₀/ q ₁=0,7+0,005×N. Труба обдувається повітрям зі швидкістю w =(10+0,2×N) м/с. Коефіцієнт тепловіддачі від рідини до внутрішньої поверхні гладкої труби a ₁=2500 Вт/(м²×К). Труба і ребра сталеві з коефіцієнтом теплопровідності l =50 Вт/(кг×К).

Задача № 4. Пароводяний теплообмінник виконаний з n =5×N шт. вертикально розташованих труб d =16 мм і висотою Н =1+0,1×N м. Труби зсередини охолоджуються водою із середньою температурою стінки труби t_с =(100+N)^оС. Суха насичена пара конденсується на зовнішній поверхні труб. Визначити теплопродуктивність теплообмінника, якщо температура пари t_н =(120+N)^оС.

Задача № 5. У трубі з внутрішнім діаметром d =0,01×N м рухається кипляча вода зі швидкістю w =(1+0,1×N) м/с при атмосферному тиску. Температура стінки труби t_с =130^оС. Визначити коефіцієнт тепловіддачі від стінки труби до води. Теплове навантаження q =50 Вт/м².

Задача № 6. Температура на поверхнях стінок щілини товщиною d =3×Nмм складає t_{с 1}=10×N^оС; t_{с 2}=N^оС, передача теплоти здійснюється через повітряний простір. Розрахувати кількість теплоти, що передається через щілину, якщо поверхня теплообміну складає F =N м².

Задача № 7. Визначити, яку кількість теплоти віддають 5 плит розміром 200´300 мм, якщо плити гарячої поверхнею повернені нагору, температура стінки складає t_с =(50+2×N)^оС. Теплота віддається навколишньому повітрю з температурою t_п =N^оС. Як зміниться кількість теплоти, якщо поверхня плит буде повернена вниз?

Задача № 8. У вертикальному кожухотрубному конденсаторі конденсується суха насичена водяна пара. Температура насичення t_н =(100+5×N)^оС, температура поверхні стінки t_с =(t_н -5×N)^оС. Визначити кількість сконденсованої пари, якщо поверхня нагрівання конденсатору F=(50+3×N) м².

Задача № 9. У горизонтальному кожухотрубному апараті на зовнішній поверхні труб конденсується суха насичена пара аміаку при тиску насичення Р_н =(0,1516+0,05×N) МПа. Температура зовнішньої поверхні стінки менше температури насичення на 10^оС. Зовнішній діаметр труб d _з=(20+2×N) мм. Визначити теплопродуктивність апарата та витрату води на охолодження, якщо зміна її температури складає Δ t =10+N^оC.

Задача №10. У горизонтальному кожухотрубному випарнику теплової машини поверхнею F= (5+N) м² кипить насичена рідина фреону-22 при Р =(0,201+0,05×N) МПа. Температура стінки труби на 10^оС більше температури насичення. Зовнішній діаметр труб d_з =(20+N) мм. Визначити кількість випареної пари фреону.

Задача № 11. У вертикальному випарнику необхідно підтримувати густину теплового потоку q =(10+N) кВт/м², а температуру внутрішньої поверхні стінки t_с =-20^оС. Аміак кипить всередині вертикальних труб d_вн =(20+N) мм. Визначити температуру насичення холодильного агенту.

Задача № 12. В ребристому кожухотрубному випарнику кипить вода при температурі насичення t_н =(120+2×N)^оС. Температура стінки на 15^оС температури насичення. Визначити коефіцієнт тепловіддачі та густину теплового потоку.

Задача № 13. У вертикальному кожухотрубному теплообмінному апараті на зовнішній поверхні труб конденсується водяна пара. Висота труб h =(2+0,1×N) м, діаметр труб d =33 мм. Тиск насичення водяної пари Р_н =(0,5+0,1∙N) МПа. Температура поверхні стінки на 12^оС менше температури насичення. Визначити кількість сконденсованої пари на трубі.

8.4. Питання для самоперевірки та контролю засвоєння знань

1. Основні критерії подібності та їх фізична суть.

2. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі в трубах і каналах (в’язкісний, в’язкісно-гравітаційний та турбулентний режим).

3. Критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі при поперечному обтіканні пучків труби та пучків труб.

4. Тепловіддача ребристих поверхонь.

5. Тепловіддача при конденсації.

6. Тепловіддача при кипінні.