Электрошина сечением и удельным сопротивлением , установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура. 5

Электрошина сечением и удельным сопротивлением , установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого . При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать . Вычислить коэффициент теплоотдачи , величину теплового потока, теряемую в окружающую среду, если длина электрошины , и допустимую силу тока. Данные, необходимые для решения задачи выбрать из таблицы 8.5. Рисунок 8.2. Схема теплообмена к задаче 5 Таблица 8.5 Последняя цифра шифра Предпоследняя цифра шифра 2 16 0,0260 3 4 Ответить на вопросы: 1. Дайте определение свободной конвекции. 2. Что такое определяющие и определяемые числа подобия, уравнение подобия? 3. Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи, от чего он зависит?

Зависимость для вычисления среднего коэффициента теплоотдачи при свободном движении жидкости имеет вид:
(1)
где постоянные и зависят от режима свободного движения и условий обтекания поверхности.
Теплофизические свойства воздуха при 16°С: 14,70; 2,56; 0,704. При 70°С, 0,694.
Коэффициент объемного расширения воздуха:
(2)
116+273=0,0035
Конвективный коэффициент теплоотдачи для вертикальной поверхности:
(3)
Вычисляем значение комплекса:
(4)
9,81∙0,0035∙70-16∙0,100314,70∙10-620,704=6,0∙106
Для вертикальной поверхности при : ,
Подставляя полученные значения в выражение (1), получаем:
0,76∙6,0∙1060,250,7040,250,694=49,6
тогда, по формуле (3)
49,6∙2,56∙10-20,100=12,7
Тепловой поток от вертикальной поверхности:
(5)
12,7∙70-16∙2∙0,100∙0,010+2∙0,100∙4=550Вт
Конвективный коэффициент теплоотдачи для горизонтальной поверхности:
(6)
Вычисляем значение комплекса:
(7)
9,81∙0,0035∙70-16∙0,010314,70∙10-620,704=6040
Для горизонтальной поверхности при : ,
Подставляя полученные значения в выражение (1), получаем:
0,5∙60400,250,7040,250,694=5,8
тогда, по формуле (6)
5,8∙2,56∙10-20,010=14,8
Тепловой поток от горизонтальной поверхности:
(8)
где - средний коэффициент теплоотдачи при свободном движении воздуха, ;
14,8∙70-16∙2∙0,010∙4=64Вт
Суммарный тепловой поток от электрошины:
(9)
Q=550+64=614Вт
Допустимую силу тока определяем из уравнения баланса энергии:
(10)
откуда
(11)
614∙0,100∙0,0100,0260∙10-6∙4=2430A
1

. Дайте определение свободной конвекции.
Свободное движение, или свободная конвекция, - это движение жидкости в системе под действием неоднородного поля внешних массовых сил, приложенных к частицам жидкости внутри системы. Такими силами могут быть силы гравитационного, магнитного, электрического или инерционного поля