По горизонтально расположенной стальной трубе () со скоростью течет вода, имеющая температуру . Снаружи

По горизонтально расположенной стальной трубе () со скоростью течет вода, имеющая температуру . Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого , при условии свободной конвекции. Определить коэффициенты теплоотдачи и соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху, коэффициент теплопередачи и тепловой поток , отнесенные к 1 длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен , внешний . Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3. Таблица 3 - Исходные данные к задаче 3 Первая цифра варианта Вторая цифра варианта 4 160 1,9 5 8 140 160 Указания. Определить режимы течения воды и воздуха.

Теплофизические свойства воды при 160°С:
- коэффициент кинематической вязкости: 0,191;
- коэффициент теплопроводности: 0,681;
- число Прандтля: 1,100;
Критерий Рейнольдса:
(1)
1,9∙0,1400,191∙10-6=1,4∙106
следовательно, в трубе имеет место развитый турбулентный режим течения
В этих условиях средний по длине трубы коэффициент теплоотдачи следует определять по формуле М . А. Михеева:
(2)
Полагая , имеем:
0,021∙1,4∙1060,8∙1,1000,43∙10,25=1807,0
тогда коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы
(3)
1807,0∙0,6810,140=8790
Теплофизические свойства воздуха при 8°С:
- коэффициент кинематической вязкости: 13,984;
- коэффициент теплопроводности: 2,496;
- число Прандтля: 0,7054.
Коэффициент температурного расширения воздуха:
(4)
18+273=0,0036
Критерий Грасгофа:
(5)
9,81∙0,0036∙160-8∙0,160313,98∙10-62=1,12∙108
Зависимость для вычисления среднего коэффициента теплоотдачи при свободном движении жидкости для горизонтальных труб:
(6)
0,5∙1,12∙108∙0,70540,25=47,1
Конвективный коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху:
(7)
47,1∙2,496∙10-20,160=7,3
Коэффициент теплопередачи:
(8)
k=118790∙0,140+12∙50ln0,1600,140+17,3∙0,160=1,2
Плотность теплового потока:
(9)
1,2∙314∙160-8=573
Режим течения воды устойчивый, так как Reв>104

. А. Михеева:
(2)
Полагая , имеем:
0,021∙1,4∙1060,8∙1,1000,43∙10,25=1807,0
тогда коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы
(3)
1807,0∙0,6810,140=8790
Теплофизические свойства воздуха при 8°С:
- коэффициент кинематической вязкости: 13,984;
- коэффициент теплопроводности: 2,496;
- число Прандтля: 0,7054.
Коэффициент температурного расширения воздуха:
(4)
18+273=0,0036
Критерий Грасгофа:
(5)
9,81∙0,0036∙160-8∙0,160313,98∙10-62=1,12∙108
Зависимость для вычисления среднего коэффициента теплоотдачи при свободном движении жидкости для горизонтальных труб:
(6)
0,5∙1,12∙108∙0,70540,25=47,1
Конвективный коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху:
(7)
47,1∙2,496∙10-20,160=7,3
Коэффициент теплопередачи:
(8)
k=118790∙0,140+12∙50ln0,1600,140+17,3∙0,160=1,2
Плотность теплового потока:
(9)
1,2∙314∙160-8=573
Режим течения воды устойчивый, так как Reв>104