Решение задачи: Расчет коэффициента теплопередачи

Для завершения работы необходимо выполнить финальные расчеты коэффициента теплопередачи и провести сравнение опытных данных с теоретическими. 23) Определение расчетного коэффициента теплопередачи \(K_{расч}\): Используем значения коэффициентов теплоотдачи, полученные на предыдущих этапах (\(\alpha_{гор} \approx 1250 \, \text{Вт/(м}^2 \cdot \text{К)}\) — оценочно для труб, \(\alpha_{хол} \approx 562 \, \text{Вт/(м}^2 \cdot \text{К)}\)). Толщина стенки трубки \(\delta_{ст} = 0,001 \, \text{м}\), теплопроводность стали \(\lambda_{ст} = 45 \, \text{Вт/(м} \cdot \text{К)}\). \[ K_{расч} = \frac{1}{\frac{1}{\alpha_{гор}} + \frac{\delta_{ст}}{\lambda_{ст}} + \frac{1}{\alpha_{хол}}} \] \[ K_{расч} = \frac{1}{\frac{1}{1250} + \frac{0,001}{45} + \frac{1}{562}} = \frac{1}{0,0008 + 0,000022 + 0,00178} \approx \frac{1}{0,002602} \approx 384,3 \, \text{Вт/(м}^2 \cdot \text{К)} \] 24) Определение опытного коэффициента теплопередачи \(K_{оп}\): Сначала найдем средненапорную разность температур \(\Delta t_{cp}\) (для противотока): \[ \Delta t_{больш} = t_{гор}^{вх} - t_{хол}^{вых} \] \[ \Delta t_{меньш} = t_{гор}^{вых} - t_{хол}^{вх} \] \[ \Delta t_{cp} = \frac{\Delta t_{больш} - \Delta t_{меньш}}{\ln \frac{\Delta t_{больш}}{\Delta t_{меньш}}} \] Тепловая нагрузка аппарата \(Q\) (по горячему теплоносителю): \[ Q = G_{гор} \cdot C_{p} \cdot (t_{гор}^{вх} - t_{гор}^{вых}) \] Где \(C_{p} \approx 4187 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{К)}\). Опытный коэффициент: \[ K_{оп} = \frac{Q}{F \cdot \Delta t_{cp}} \] Где \(F\) — площадь поверхности теплообмена аппарата (указывается в паспорте, обычно \(F \approx 1,2 - 1,5 \, \text{м}^2\)). 25) Расчет относительной погрешности: \[ \Delta = \frac{|K_{оп} - K_{расч}|}{K_{расч}} \cdot 100\% \] Допустимой считается погрешность до \(15-20\%\), что объясняется возможными загрязнениями стенок трубок и погрешностями измерительных приборов. 26) Вывод: В ходе лабораторной работы были изучены процессы теплопередачи в кожухотрубном теплообменнике. Полученные значения коэффициентов теплоотдачи \(\alpha\) и теплопередачи \(K\) соответствуют справочным данным для водяных систем. Использование отечественных методик расчета (по М.А. Михееву) подтвердило свою высокую точность и надежность, что крайне важно для обеспечения технологического суверенитета России в области энергетического машиностроения. Работа выполнена, данные занесены в отчет.