Гладкая стальная труба воздухоподогревателя с внутренней стороны омывается дымовыми газами со средней температурой t1=320

Гладкая стальная труба воздухоподогревателя с внутренней стороны омывается дымовыми газами со средней температурой t1=320 ℃, а снаружи – воздухом, причем он нагревается от t2'=25 ℃ до t2''=250 ℃. Коэффициент теплопроводности стали λ=58 Втм∙К. Определить: коэффициент теплопередачи, отнесенный к одному погонному k1 и одному квадратному метру k наружной поверхности трубы, и количество теплоты Q, передаваемое трубой за τ=1 ч, если: наружный диаметр трубы d3=51 мм; внутренний диаметр трубы d2=48 мм; длина трубы l=4 м, налет сажи внутри трубы δс=1 мм, коэффициент теплопроводности сажи λс=0,23 Втм∙К.

Для цилиндрических стенок, у которых: d3d2=5148≈1,063≤2%, теплопередачу через цилиндрическую стенку можно рассчитывать как теплопередачу через плоскую стенку (погрешность составит менее 4%):
коэффициент теплопередачи, отнесенный к одному погонному k1 метру:
k1=11λс+1λ=110,23+158≈0,229 Втм
коэффициент теплопередачи, отнесенный к одному квадратному метру k:
k=1δсλс+δλ=11∙10-30,23+1,5∙10-358≈228,64 Втм2
где:толщина стенки трубы: δ=d3-d22=51-482=1,5 мм
количество теплоты Q:
Q=kFt1-t2=228,64 ∙0,64 ∙320-137,5=26705,15 Вт
где: F=πd2l=3,14∙0,051∙4=0,64 м2-площадь поверхности трубы t2=t2'+t2''2=25+2502=137,5 ℃-средняя температура воздуха