Определить коэффициент конвективного теплообмена и плотность теплового потока при движении воздуха со скоростью WB=5

Определить коэффициент конвективного теплообмена и плотность теплового потока при движении воздуха со скоростью WB=5 м/с при нормальных условиях и температуре tB =260°С по каналу, имеющему размеры поперечного сечения 1,3 к 1,3 м и температуру tCT=1000°С.

Прежде всего, определим режим течения среды, рассчитав число Рейнольдса, для чего найдем действительную скорость воздуха в канале:
Wвt=Wво·1+βtв;мс
Wвt=5·1+260273=9,762 м/с
Re=Wвt·Lνвт
Re=9,762·1,340,61·10-6=312499,38
Значение числа Рейнольдса подтверждает, что в данном случае режим течения воздуха - развитый турбулентный.
Найдем число Нуссельта:
Nu=0,021·Re0,8·Pr0,43·(Pr/Prст )0,25
где:
Pr=0,68 – число Прантля при температуре газовой среды tB = 260°С ;
Prст=0,72 – число Прандтля при температуре стенки tCT = 1000°С
Nu=0,021·312499,380,8·0,680,43·(0,68/0,72 )0,25=436,387
При определяющем размере канала L=1,3 м и коэффициенте теплопроводности воздуха при температуре 260°С λ=4,27·10-2 Вт/(м·К) определим коэффициент конвективного теплообмена в данной системе:
α=Nu·λвL;Вт/(м2·К)
α=436,387·4,27·10-21,3=14,334 Вт/(м2·К)
Плотность конвективного теплового потока, передаваемого стенкой воздуху составит:
Qк=α·tст-tв;Вт/м2
Qк=14,334·1000-260=10606,88 Вт/м2