PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 11,12

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 11,12"

Vítězslav Čermák
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 11,12 Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 201 Tento tudijní materiál vznikl za finanční odory Evrokého ociálního fondu (ESF) a rozočtu Čeké reubliky v rámci řešení rojektu:, MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD

2 2 Obah... Řešené říklady... Příklady k rocvičení... 6 Přehled základních vztahů ři aralelní kombinaci álání a roudění... 7 Použitá literatura... 8 Seznam oužitých ymbolů... 9

3 STRUČNÝ OBSAH CVIČENÍ: Sálání tela z ovrchu tuhého tělea do okolí. Sálání mezi dvěma rovnoběžnými ovrchy. Paralelní kombinace álání konvekce. MOTIVACE: Sálání atří tejně jako vedení a řetu tela k základním mechanimům dílení tela, e kterými technolog etkává ři řešení roblémů v raxi. V tomto cvičení e eznámíme říady álání z ovrchu tuhého tělea do okolí a álání mezi dvěma rovnoběžnými ovrchy. Dále rovedeme výočet teelného toku ři kombinovaném dílení tela áláním a řetuem. CÍL: Naučit tudenty vyočítat teelné ztráty áláním z ovrchu tuhého tělea do okolí a mezi dvěma rovnoběžnými ovrchy. Dále e tudenti naučí rovádět výočet teelného toku ři kombinovaném dílení tela áláním a řetuem. Řešené říklady Příklad 1 Určete ztráty tela áláním z ocelové trubky o vnějším růměru 15 cm a délce 8 m. Telota ovrchu trubky je 160 C, telota okolního vzduchu je 20 C. Řešení: Parametry zíkané ze zadání říkladu a z tabulek: Vnější růměr trubky d 15 cm, délka trubky L 8 m, telota ovrchu trubky T 4,15 K, telota okolí T 29,15 K, relativní álavot oceli 0,8. Sálající ovrch: o A d L (1) 2 A 0,15 8,77 m (2)

4 Vyálané telo (zářivý tok): 4 4 T To Q A C 0 100 100 4 4 4,15 29,15 Q,77 0,8 5,67 4756,7 W 100 100 () (4) Příklad 2 Stěna kotle vyrobená z broušené litiny o rozměrech 0,6 x 1,2 m álá telo na těnu z

4 4 Vyálané telo (zářivý tok): 4 4 T To Q A C ,15 29,15 Q,77 0,8 5, ,7 W () (4) Příklad 2 Stěna kotle vyrobená z broušené litiny o rozměrech 0,6 x 1,2 m álá telo na těnu z červených tavebních cihel o rozměrech 4 x 2,8 m, ní rovnoběžnou. Vyočítejte množtví tela ředaného áláním, je-li telota ovrchu těny kotle 75 C, telota ovrchu cihlové těny je 22 C. Řešení: Ze zadání říkladu a z tabulek určíme náledující arametry: telota ovrchu litinové těny T1 48,15 K, telota ovrchu cihel T2 295,15 K, relativní álavot broušené litiny 1 0,65, relativní álavot červených tavebních cihel, eminí kontanta černého tělea -2-4 C0 5,67 Wm K, úhlový oučinitel ovrchu 1 vzhledem k ovrchu Úhrnná emiivita : (5) Obr. 1 Schéma řešené úlohy áláni mezi dvěma rovnoběžnými těnami Zářivý tok: 4 4 T1 T2 Q 1 2A1 2C (6) Příklad Určete ztráty tela rouděním a áláním z vertikální deky vyrobené z oxidované oceli o výšce 1,5 m, šířce 0,8 m a tloušťce 5 cm do okolního vzduchu. Telota na ovrchu deky je 160 C, telota okolního vzduchu je 20 C, tlak vzduchu je 98 kpa.

5 5 Řešení: Výočet ztrát tela konvekcí: Střední telota: t 0,5 (160 20) 90. (7) tr Vlatnoti vzduchu ři třední telotě: Kinematická vikozita 2,2910 Prandtlovo čílo Pr 0, ; teelná vodivot 10 ; Určení charakteritického rozměru d vertikální deky: výška deky, tj. d 1, 5 Telotní oučinitel objemové roztažnoti: 1 (8) v T tr 1 6,15 1 v 0,0028 K (9) Grahofovo kritérium: g d ( tw to) v 2 Gr 9,811,5 (160 20) 0, 0028 Gr 2, (2,29 10 ) 10 (10) (11) Součin Grahofova a Prandtlova kritéria: Gr Pr 2,410 0,7 1,7810 (12) 7 1 Pro oučin 210 Gr Pr 110 odečteme kontanty C a n Nueltova kritéria: C 0,15, n 1/ Nueltovo kritérium: Nu C Gr Pr 1/ ( ) (1) 10 Nu 0,15(1,7810 ) 1/ 52,27 (14) Součinitel řetuu tela ři roudění: Nu d (15) 52,27 0,0 7,046 W.m 2.K -1 1,5 (16)

6 6 Ztráty tela rouděním: Q A( T T ) (17) W o Q 7,046 2 (1,5 0,8 0,8 0,05 0,05 1,5) 4,15 29, ,1 W (18) Výočet ztrát tela áláním: TW 4,15 Pro oměr 1,478 1, 5 lze oučinitel rotuu tela ři álání vyočítat odle vztahu T 29,15 o 8 TW To 410 C ,15 29, ,67 0,8 8,689 W.m.K 2 Ztráty tela áláním: (19) (20) Q A( T T ) (21) W o Q 8,689 2 (1,5 0,8 0,8 0,05 0,05 1,5) 4,15 29,15 199,4 W (22) Výočet celkových ztrát tela rouděním a áláním: Q Q Q (2) P Q 2594,1 199,4 579,5W (24) Příklady k rocvičení Příklad 4 Stěna z álených cihel o loše 28,65 m 2 álá telo na ozinkovaný zoxidovaný ocelový lech o téže loše, který je ním rovnoběžný. Určete, kolikrát e změní vyálané telo, jetliže ocelový lech nahradíme dekou z válcovaného moazného lechu. Příklad 5 [Výledek: Vyálané telo e zmenší 4,5 krát] Ve tabilizační čáti ušárny z olyroylénu rochází deka, která má telotu 140 C. Telota těny ušárny z neleštěného hliníku je 200 C. Jaké množtví tela řejde áláním z 1 m 2 těny ušárny? [Výledek: 822,5 W]

7 7 Příklad 6 Mezi dvě rovnoběžné deky o rozměrech 2 2 m byly vloženy 2 tínící fólie. Povrchové teloty deek jou 500 ºC a 100 ºC, a jejich oučinitelé álavoti jou 0,8 a 0,5. Fólie jou dokonale černé. Určete kolikrát e zmenší álavé telo o vložení fólií a vyočtěte telotu fólií. [Výledek: álavé telo e zmenší o 47 %, teloty fólií 49,5 C a 75,1 C] Úlohy e vztahují k této otázce:. Intenzita vyzařování, odrazivot, ohltivot, routnot, abolutně černé, abolutně bílé, šedé těleo, úhrnná emiivita, Stefan-Boltzmannův zákon, Boltzmannova kontant, Vienův ounovací zákon. Přehled základních vztahů ři aralelní kombinaci álání a roudění Mějme těleo o abolutní telotě ovrchu T w1, ze kterého e dílí telo jednak áláním na těleo o telotě T w2, jednak konvekcí do lynu, který těleo obklouje. Celkový tok tela Q díleného těleem o telotě T w1 je oučtem toku tela řevedeného áláním Q a toku tela řevedeného konvekcí tedy Q, Q Q Q. (25) Abychom dotali vztahy jednotného tvaru, charakterizujeme intenzitu dílení tela áláním tzv. efektivním koeficientem řetuu tela áláním α, který definujeme takto: 1 w1 w2 Q A T T. (26) Zde A 1 je locha ovrchu tělea o telotě T w1. V ouhlau rovnicí (26) ak muí latit n 10 Tw Tw C0 T w1 T w2. (27) Hodnoty zlomku T T 4 4 w1 Tw2 T w1 w2 v záviloti na hodnotách T w1 a T w2 bývají uvedeny v různých Tw1 říručkách. Pokud latí 1,5, můžeme tento zlomek nahradit chybou menší než 4 % T výrazem T T 0,5 w w 1 2 w2. Jde-li o raxi důležitý říad, kdy tato odmínka je lněna, a kromě toho těleo o telotě T w1 a malém ovrchu je zcela obkloeno těleem o telotě T w2 mnohem větší ovrch, můžeme řibližně át, která má

8 8 8 Tw1 Tw2 410 C (28) Tok tela konvekcí můžeme zaat jako 1 w1 f Q A T T, (29) kde T f je telota okolního lynu v Kelvinech a α koeficient řetuu tela konvekcí. Platí-li T w2 T lze át f 1 w1 f Q A T T. (0) Použitá literatura [1] Kolomazník, K.: Teorie technologických roceů II, VUT Brno, FT Zlín, 1975 [2] Kolat, P.: Přeno tela a hmoty, FS, VŠB-TU Otrava, 2001 [] Janáčová, D. a kol. Procení inženýrtví. Fyzikální, tranortní a termodynamická data. UTB AC, Zlín, 2011, ISBN

9 9 Seznam oužitých ymbolů A - locha, [m 2 ] C - kontanta Nueltova kritéria, [1] C 0 - eminí kontanta, [W.m -2.K -4 ] c - měrná teelná kaacita, [kj.kg -1.K -1 ] d - růměr, [m] g - gravitační zrychlení, [m. -2 ] Gr - Grahofovo kritérium, [1] l - charakteritický rozměr, [m] L - délka, [m] n - kontanta Nueltova kritéria, [1] Nu - Nueltovo kritérium, [1] o - obvod, [m] - tlak, [Pa] Pr - Prandtlovo kritérium, [1] q - hutota teelného toku, [W.m -2 ] S - růřez, [m 2 ] t - telota, [ C] t o - telota okolí, [ C] t - telota ovrchu, [m] t tr - třední telota, [ C] T - termodynamická telota, [K] - oučinitel řetuu tela, [W.m -2.K -1 ] - oučinitel řetuu tela ři álání, [W.m -2.K -1 ] v - telotní oučinitel objemové roztažnoti, [K -1 ] - tloušťka, [m] - relativní álavot, [1] 12 - úhrnná emiivita, [1] - kontanta Nueltova kritéria, [1] f - úhlový oučinitel, [1] Q - teelný tok, [W] - dynamická vikozita, [Pa.] - oučinitel teelné vodivoti, [W.m -1.K -1 ] - hutota, [kg.m - ] - kinematická vikozita, [m ]

Podobné dokumenty

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 6

UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 6 Entalická bilance výměníků tela Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 013 Tento studijní