По трубе внутренним диаметром d, мм и длиной L, м протекает вода со скоростью. 3

По трубе внутренним диаметром d, мм и длиной L, м протекает вода со скоростью ω, м/с (рис. 2.3). Средняя температура воды – t, °С , а внутренней стенки трубы – tс, °С. Определите коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы и передаваемый тепловой поток. Исходные данные приведены в таблице 8.4. Рис. 8.1. Схема теплообмена к задаче 3. Таблица 8.4 Последняя цифра шифра Предпоследняя цифра шифра 5 90 60 2 6 60 9 Ответить на вопросы: 1. Дайте определение конвективному теплообмену, вынужденной конвекции. 2. Что изучает теория подобия, каково ее назначение? 3. Какие наблюдаются режимы течения жидкости (газа) в трубах? При каких условиях они возникают?

Определяем по справочным данным теплофизические свойства воды при температуре 90:
- коэффициент кинематической вязкости 0,326;
- число Прандтля 1,95;
- коэффициент теплопроводности 0,68.
При температуре внутренней стенки трубы 60 число Прандтля составляет 2,98.
Число Рейнольдса:
(1)
Re  2∙0,0600,326∙10-6  368098
так как > , то режим движения воды турбулентный.
Критерий Нуссельта при турбулентном режиме:
(2)
где - коэффициент, учитывающий изменение среднего коэффициента теплоотдачи по длине трубы (справочная величина).
При Ld  90,060 150 > 50, 1, тогда
0,021∙1,950,43∙3680980,8∙1,952,980,25∙1  713,9
Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы:
(3)
713,9∙0,680,060  8091
Передаваемый тепловой поток:
(4)
где - площадь поверхности теплообмена, ;
(5)
Подставляя выражение (5) в выражение (4), получаем
(6)
8091∙3,14∙0,060∙9∙90  60  411573 Вт ≈ 411,57 кВт
1

. Дайте определение конвективному теплообмену, вынужденной конвекции.
Конвективным теплообменом или теплоотдачей называется процесс переноса теплоты в движущейся среде (жидкости или газе) в результате совместного действия двух механизмов - теплопроводности и конвекции. Вынужденная конвекция – это движение жидкости под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или за счет запаса кинетической энергии, сообщенной жидкости вне системы