Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы,. 2

Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tc=150 °С, температура воздуха в помещении tв=15 °С, а диаметр трубы d=360 мм. Степень черноты трубы Ec = 0,9.

Тепло с поверхности трубы теряется за счет свободной конвекции и излучения.Найдем коэффициент теплоотдачи конвекцией. При свободной конвекции определяющими критериями являются критерий Прандтля и критерий Грасгофа.
Gr=gβΔtd3ν2,
где g- ускорения свободного падения, 9,81 м/с2; β-температурный коэффициент объемного расширения, β=1/Тв, К-1; Δt- расчетный температурный напор, °С; ν- кинематическая вязкость воздуха при температуре tв=15 °С, м2/с.
Grв=gβΔtd3ν2=9,81∙1(15+273)∙(150-15)∙0,3603(14,76∙10-6)2=984,8∙106.
Критерий Прандтля для воздуха при заданной температуре Prв=0,704.
Для горизонтальных труб
Nu=0,5∙Grв∙Prв0,25PrPrс0,25=
=0,5∙984,8∙106∙0,7040,250,7040,6840,25=81,7,
где Pr- критерий Прандтля для воздуха при температуре tв=15 ℃, Prст- критерий Прандтля для воздуха при температуре tс=150 ℃;
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воздуху ищем по формуле:
α=λ·Nud
где λ − коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) воздуха при температуре tв=15 ℃
α=2,56∙10-2∙81,7 0,360=5,81Втм2∙К.
Количество тепла, передаваемое от трубы к воздуху за счет свободной конвекции:
Qк=απd ltс-tв= 5,81∙3,14∙0,360∙1∙150-15=886,6 Дж/с.
Потери тепла излучением
Qизл=EсC0∙πd lТс1004-Тв1004=
=0,9∙5,67∙3,14∙0,300∙1150+2731004-15+2731004=1450,0 Дж/с.
Полные потери тепла с единицы времени с поверхности трубы
Q=Qк+Qк=886,6+1450,0=2336,6 Джс.
Библиографический список
1