По трубе внутренним диаметром d, мм и длиной L, м протекает вода со скоростью. 9

По трубе внутренним диаметром d, мм и длиной L, м протекает вода со скоростью w, м/с (рис. 8.1). Средняя температура воды – t, °С , а внутренней стенки трубы – tс, °С. Определите коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы и передаваемый тепловой поток. Дано: tв=90℃; tс=60℃; w=2 м/с; d=60 мм=0,06 м; l=9м. Найти: α1, Q-?

1. По справочным данным определим физические характеристики воды при температуре tв=90 ℃:
коэффициент теплопроводности λв=0,675 Вт/м∙К;
кинематическая вязкость νв=0,325∙10-6 м2/с;
число Прандтля Prв=1,964;
число Прандтля стенки при температуре стенки tс=60℃:
Prст=2,99.
2. Определим критерий Рейнольдса для потока воды в трубе:
Re=w∙d1νв, где
w-скорость воздуха в трубе, м/с;
d- внутренний диаметр трубы, м;
νв- кинематическая вязкость, м2/с;
Re=w∙d1νв=2∙0,060,325∙ 10-6=369230,77
Так как число Рейнольдса больше 10000, следовательно режим течения воды в трубе турбулентный.
3. Рассчитаем число Нуссельта для воды:
Nu=0,018∙Re0,8∙Prв0,43∙(PrвPrст)0,25=0,018∙369230,770,8∙1,9640,43∙(1,9642,99)0,25=615,4
4. Определим коэффициент теплоотдачи α1 от стенки трубы к воздуху из формулы для числа Нуссельта:
α1=Nu∙λвd=615,4∙0,6750,06=6923,25 Вт/м2∙К.
5. Рассчитаем тепловой поток, передаваемый от воды к стенке Q по формуле Ньютона -Рихмана:
Q=α1∙tв-tс∙F,
где F=π∙d∙l, м2- площадь боковой поверхности цилиндра.
Q=α1∙tв-tс∙F=α1∙tв-tс∙π∙d∙l==6923,25∙90-60∙3,14∙0,06∙9=352171,88 Вт==0,352 МВт.
Ответ:α1=6923,25 Вт/м2∙К; Q=0,352 МВт.
Вопросы:
1

. Дайте определение конвективному теплообмену, вынужденной конвекции.
Конвективным называют теплообмен, обусловленный совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты. Другими словами, конвективный теплообмен осуществляется одновременно двумя способами: конвекцией и теплопроводностью.
В зависимости от причин вызывающих движение частиц жидкости или газа, различают два вида конвекции свободную и вынужденную.
Свободная конвекция (естественная) – это движение частиц за счет действия на них подъемной силы в результате разности плотности.
Вынужденная (принудительная или искусственная) конвекция вызывается работой посторонних возбудителей (вентилятор, насос и пр.) и возникает он в результате разности давлений, создаваемой этими возбудителями.
2. Что изучает теория подобия, каково ее значение?
Для изучения процессов теплообмена и упрощения задачи получения надежных данных по величине коэффициентов теплообмена большое значение имеет теория подобия физических процессов и теория теплового моделирования.
В теории подобия физических процессов рассматриваются условия подобия физических явлений