Тепловой расчет контейнера с естественной циркуляцией воздуха

Расчетно-графическая работа Тепловой расчет контейнера с естественной циркуляцией воздуха 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. Определение коэффициента теплопередачи от внутреннего воздуха к внешнему воздуху Определим соотношение диаметров: . При таком соотношении можно считать стенки как плоские. В этом случае искомый коэффициент ищется следующим образом: . 5. Проверка правильности выбора перепадов температур

Расчетная температура внутренней стенки: , Где ; . . Расчетная температура внешней стенки: , где . . Погрешности: ; . Погрешности больше 0,05%, поэтому необходимо повторить расчет, приняв скорости, полученные в первом приближении. 6. Повторный расчет с расчетными температурами Суммарный коэффициент теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке

Конвективная составляющая Перепад температур: . Критерий Грасгофа . Критерий Нуссельта: . Конвективный коэффициент теплопередачи: . Лучистая составляющая Лучистый коэффициент теплопередачи: . Суммарный коэффициент теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке: . Определение суммарного коэффициента теплопередачи от внешней стенки к внешнему воздуху

Конвективная составляющая не меняется: . Лучистая составляющая Перепад температур: . Лучистый коэффициент теплопередачи: . Суммарный коэффициент теплопередачи от внешней стенки к внешнему воздуху: . Коэффициент теплопередачи от внутреннего воздуха к внешнему воздуху . Расчетная температура внутренней стенки: , где ; . .

Расчетная температура внешней стенки: , где . . Погрешности: ; . Погрешности меньше 0,05%, поэтому расчет можно прекратить. 7. Определение суммарной мощности нагревательных элементов Площадь поверхности: . Необходимая для обогрева мощность: . Мощность нагревательных элементов в киловаттах: .

Список использованных источников 1. Шалай В.В. Термостатирование транспортных контейнеров. Учебное пособие. Омск: ОмПИ, 1982. 82 с. 2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т 3. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001.