3 / 10
Моделирование тепломассообменных процессов при испытаниях…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 10·2016 3
ческих и теплофизических характеристик испытательного резервуа-
ра и технологического оборудования.
Математические модели процессов тепломассообмена.
Про-
цесс нагрева жидкости в испытательном резервуаре в предположении
о квазистационарности его теплообмена с окружающей средой может
быть представлен следующим уравнением:
(
)
(
)
н п.н
б б д д
к.з
л.з
ф.з з
в н
е е
о о
в
в в
в в
1
,
Q Q k F k F
F T T
m c m c dT
m c
m c
dt
+ − + + α + α + α
− =
+
=
+
где
н п.н
,
Q Q
— тепловые потоки от нагревателя и погружного насоса,
обеспечивающего перемешивание воды в резервуаре;
б б
,
k F
— коэф-
фициент теплопередачи и площадь боковой поверхности резервуара;
д д
,
k F
— коэффициент теплопередачи и площадь днища резервуара;
к.з л.з ф.з
,
,
α α α
— коэффициенты теплоотдачи конвекцией, излучением
и за счет фазового перехода на поверхности зеркала жидкости;
з
F
—
площадь поверхности зеркала жидкости;
в
T
— температура воды в
резервуаре;
н
T
— температура наружного воздуха;
в в
,
m c
— масса и
удельная теплоемкость воды;
е е
,
m c
— масса и удельная теплоем-
кость резервуара (емкости);
о о
,
m c
— масса и удельная теплоемкость
оборудования;
t
— время.
Для расчета коэффициента теплопередачи боковых поверхностей
резервуара использованы следующие соотношения для конвективной
составляющей теплоотдачи [5]:
при
3
9
ж
10 Ra 10
9 9
h
(
)
0,25
0,25
ж
ж
ж ст
Nu 0, 76Ra
Pr / Pr
;
h
h
=
при
9
ж
Ra 10
>
h
(
)
0,25
0,33
ж
ж
ж ст
Nu 0,15Ra
Pr / Pr
.
h
h
=
Для расчета коэффициента теплопередачи днища резервуара,
определяющим размером
l
которого является отношение площади
днища к его периметру, а определяющей температурой — темпера-
тура граничного слоя, использованы следующие соотношения для
конвективной составляющей теплоотдачи [5]:
при
5
Ra 10
<
l
0,2
Nu 1,1Ra ;
=
l
l
(1)