ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Расчетно-графическая работа
Тепловой расчет контейнера с естественной циркуляцией воздуха
Омск 2006
Исходные данные:
Номер профиля: АМг6 П500-70 Материал стенки ВТ-1
Размеры профиля
Толщина внешней стенки 1,5 мм Толщина внутренней стенки 1,5 мм Материал изоляции 2003 Наружный диаметр 1800 мм Длина контейнера 10000 мм Количество шпангоутов 16 Температура внешней среды 270 К Температура внутри контейнера 300 К Скорость набегающего потока 15 м/с Скорость воздуха внутри контейнера 1,5 м/с
Разобьем продольное сечение стенки ТК на характерные слои:
Рис.1. Расчетная схема
1. Определение коэффициентов теплопроводности слоев
Коэффициенты определяются по следующей формуле:
.
1.Слой 0-1
За неимением сведений о теплопроводности сплава ВТ-1, возьмем теплопроводность сплава ВТ3-1: .
Коэффициент теплопроводности:
,
2.Слой 1-2
Площадь шпангоутов:
;
Площадь изоляции:
Коэффициент теплопроводности:
3.Слой 2-3
Площадь шпангоутов:
;
Площадь изоляции:
Коэффициент теплопроводности:
4.Слой 3-4
Площадь шпангоутов:
;
Площадь изоляции:
Коэффициент теплопроводности:
5.Слой 4-5
Коэффициент теплопроводности:
,
2.Определение термического сопротивления
Суммарное термическое сопротивление определяется по формуле:
.
Получим:
; ;
; ;
.
3. Определение суммарного коэффициента теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке
Коэффициент определяется как следующая сумма:
Конвективная составляющая
Характерный размер:
Перепад температур:
.
Коэффициент температурного расширения:
.
Критерий Грасгофа
,
где - кинематическая вязкость воздуха при температуре внутри контейнера
.
Критерий Нуссельта вычисляем по следующей формуле:
.
Конвективный коэффициент теплопередачи
( - теплопроводность воздуха при температуре внутри контейнера):
.
Лучистая составляющая
Приведенная степень черноты:
,
где ;
;
.
.
Лучистый коэффициент теплопередачи ( - коэффициент излучения абсолютно черного тела):
.
Суммарный коэффициент теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке:
.
4. Определение суммарного коэффициента теплопередачи от внешней стенки к внешнему воздуху
Коэффициент определяется как следующая сумма:
Конвективная составляющая
Число Рейнольдса:
,
где - скорость ветра;
- кинематическая вязкость воздуха при температуре снаружи контейнера.
.
При критерий Нуссельта рассчитывается по такой формуле:
.
Конвективный коэффициент теплопередачи
() - теплопроводность воздуха при температуре снаружи контейнера):
.
Лучистая составляющая
Приведенная степень черноты: .
Перепад температур: .
Лучистый коэффициент теплопередачи:
.
Суммарный коэффициент теплопередачи от внешней стенки к внешнему воздуху:
.
4. ............