5.3 Задачі для самостійної роботи

Задача 5.3.1. Конденсатор виготовлений із горизонтальних труб діаметром 30 мм і довжиною 3,5 м. Визначити необхідну кількість труб для конденсації 1 т/год сухої насиченої пари з тиском 100 кПа, якщо температура стінки труб становить 80 ^оС.

Задача 5.3.2. На зовнішній поверхні вертикальної труби діаметром d і довжиною конденсується суха насичена водяна пара з тиском Р. Визначити кількість сконденсованої пари, якщо середня температура поверхні труби t_ст. Визначити також, як зміниться витрата пари, якщо трубу розташувати горизонтально. Дані для розрахунків вибрати із табл. 5.3.

Таблиця 5.3 – Дані для розв’язання задачі 5.3.2

Задача 5.3.3. В конденсатор паротурбінної установки надходить суха насичена пара з тиском 37,5 мм рт. ст. зі швидкістю 20 м/с. Конденсатор виготовлений із горизонтальних труб діаметрами 22/18 мм. Температура пари на 12 оС більша за температуру стінки труби. Проаналізувати зміну коефіцієнта тепловіддачі для першого ряду труб залежно від швидкості пари, яка змінюється до 30, 40 і 50 м/с. Побудувати графік залежності α = f (W).

Задача 5.3.4. За умови задачі 5.3.3 проаналізувати, як зміниться коефіцієнт тепловіддачі для 3, 5, 7 ряду пучка труб. Побудувати залежність α = f (z) для коридорного і шахового розташування труб.

Задача 5.3.5. Конденсатор виготовлений із 60 вертикальних труб діаметрами 25/22 мм. В конденсаторі конденсується суха насичена водяна пара з тиском 0,28 МПа і витратою 360 кг/год. Визначити середню температуру стінки труби, якщо висота труб 0,6 м.

Задача 5.3.6. На вертикальній стінці з температурою 80 ^оС конденсується суха насичена водяна пара з температурою 110 ^оС. Визначити висоту стінки для того, щоб рух плівки конденсату був турбулентним. Визначити також коефіцієнт тепловіддачі.

Задача 5.3.7. На горизонтальній трубі діаметром 50 мм конденсується суха насичена водяна пара з тиском 0,12 МПа. Визначити коефіцієнт тепловіддачі, якщо температурний напір становить 10 ^оС. Визначити також, як зміниться коефіцієнт тепловіддачі в разі збільшення тиску пари до 0,2; 0,4; 0,6 МПа за умови, що температурний напір залишається сталим. Побудувати залежність α = f(P).

Задача 5.3.8. Який температурний напір необхідно забезпечити для того, щоб в разі конденсації сухої насиченої водяної пари на горизонтальній трубі діаметром 40 мм питомий тепловий потік дорівнював 60 кВт/м², якщо тиск пари 0,12 МПа.

Задача 5.3.9. За умови задачі 5.3.8 визначити температурний напір для вертикальної труби діаметром 50 мм, якщо q = 50 кВт/м² і Р = 0,14 МПа.

Задача 5.3.10. На зовнішній поверхні вертикальної труби діаметром 25 мм і висотою 2,5 м конденсується суха насичена водяна пара з тиском 0,15 МПа. Визначити витрату сконденсованої пари, якщо температура стінки 100 ^оС.

Задача 5.3.11. На вертикальній трубі конденсується суха насичена водяна пара з тиском 4 МПа. Визначити витрату сконденсованої пари, якщо діаметр труби 50 мм, висота 3,2 м, а температура стінки 230 ^оС.

Задача 5.3.12. У вертикальному нагрівачі суха насичена водяна пара конденсується на горизонтальних трубах діаметром 20 мм. Визначити потужність нагрівача, якщо тиск пари 1 МПа, кількість труб 100, довжина труб 2,5 м, а температурний напір 12 ^оС.

Задача 5.3.13. За умови задачі 5.3.12 визначити, як зміниться потужність нагрівача, якщо висота труб буде 1,5; 3,5 і 4 м. Побудувати графік Q = f(H).

Задача 5.3.14. Визначити коефіцієнт тепловіддачі від пари до горизонтальних труб конденсатора у вигляді коридорного пучка, який складається із 14 рядів, якщо діаметр труб 18 мм. На поверхні труб конденсується суха насичена водяна пара з тиском 10 кПа, температура поверхні труб 35 ^оС. Визначити, як змінюється коефіцієнт тепловіддачі для 3, 5, 7 і 14 ряду. Побудувати залежність α = f(z).

Задача 5.3.15. На горизонтальній трубі діаметром 25 мм конденсується суха насичена водяна пара з тиском 509 мм. вод. ст. Визначити коефіцієнт тепловіддачі, якщо температура стінки становить 20 ^оС. Визначити також, як зміниться коефіцієнт тепловіддачі в разі рухомої пари зі швидкістю 20 м/с.

Задача 5.3.16. Кипляча вода з тиском Р тече зі швидкістю w в трубі діаметром d і довжиною . Визначити тепловий потік за умови, що температурний напір становить Δt. Дані для розрахунків взяти в табл. 5.4 для заданого варіанта.

Таблиця 5.4 – Дані для розв’язання задачі 5.3.16

Задача 5.3.17. На поверхні електрокип’ятильника відбувається бульбашкове кипіння води у великому об’ємі. Визначити найбільшу силу струму та критичне теплове навантаження, якщо діаметр електричного дроту 3 мм, тиск 0,14 МПа, а питомий електричний опір 1,2·10^-6 Ом·м, температурний напір 40 ^оС.

Задача 5.3.18. Визначити коефіцієнт тепловіддачі в разі плівкового кипіння води на зовнішній поверхні горизонтальної труби діаметром 12 мм, якщо температура насичення 120 ^оС, а температура поверхні труби 370 ^оС.

Задача 5.3.19. Визначити питомий тепловий потік на поверхні вертикальної труби зовнішнім діаметром 22 мм і довжиною 0,6 м, де відбувається плівковий режим кипіння води, якщо тиск води 0,15 МПа, а температура стінки 450 ^оС.

Задача 5.3.20. Вода з тиском 1,5 МПа кипить у великому об’ємі. Питомий тепловий потік складає 1250 кВт/м². Визначити коефіцієнт тепловіддачі для бульбашкового кипіння.

Задача 5.3.21. Із киплячої у великому об’ємі води необхідно отримати 0,5 т/год сухої насиченої пари з тиском 0,36 МПа. Визначити необхідну площу поверхні нагріву, якщо температура теплообмінної поверхні 155 ^оС.

Задача 5.3.22. Питомий тепловий потік від поверхні теплообміну складає 335 кВт/м², а температура киплячої води 195 ^оС. Визначити температуру поверхні теплообміну за умови бульбашкового кипіння у великому об’ємі.

Задача 5.3.23. За умови задачі 5.3.22 визначити, як зміниться поверхня теплообміну в разі зміни температури киплячої води до 210, 230, 250 ^оС. Побудувати графік залежності F = f (t_в).

Задача 5.3.24. Визначити коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні трубки до киплячої води, якщо питомий тепловий потік 200 кВт/м², режим кипіння бульбашковий, тиск води 0,2 МПа.

Задача 5.3.25. За умови задачі 5.3.24 визначити коефіцієнти тепловіддачі для q = 150 кВт/м² і q = 300 кВт/м².

Задача 5.3.26. За умови задачі 5.3.24 визначити коефіцієнти тепловіддачі в разі зміни тиску до 0,4 і 0,6 МПа.

Задача 5.3.27. Визначити теплове навантаження поверхні нагріву в разі бульбашкового кипіння води у великому об’ємі для тисків 0,5 і 0,8 МПа, якщо температурний напір складає 40 ^оС.

Задача 5.3.28. Визначити коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні до киплячої води з тиском 4 МПа для температур стінки труби 270, 280 і 285 ^оС. Визначити також питомі теплові потоки.

Задача 5.3.29. Визначити необхідну площу поверхні нагріву парогенератора з паровидатністю 10 т/год сухої насиченої водяної пари з тиском 1,5 МПа, якщо температурний напір становить 15 ^оС.

Задача 5.3.30. За умови задачі 5.3.29 визначити, який температурний напір необхідно забезпечити, щоб паровидатність парогенератора збільшити вдвічі для тієї ж самої поверхні нагріву.

Задача 5.3.31. На зовнішній поверхні труби кипить вода під тиском 3,5 МПа. При цьому питомий тепловий потік складає 180 кВт/м². Визначити температуру поверхні труби.

Задача 5.3.32. За умови задачі 5.3.31 визначити температуру поверхні труби за умови, що питомий тепловий потік збільшиться в 1,5 і 2 рази.