По трубе внутренним диаметром d, мм и длиной L, м протекает вода со скоростью. 4

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 6 100 70 2,2 8 70 11 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 100:
- коэффициент кинематической вязкости 0,295;
- число Прандтля 1,75;
- коэффициент теплопроводности 0,683.
При температуре внутренней стенки трубы 70 число Прандтля составляет 2,55.
Число Рейнольдса:
(1)
Re  2,2∙0,0700,295∙10-6  522034
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  110,070 157 > 50, 1, тогда
0,021∙1,750,43∙5220340,8∙1,752,550,25∙1  912
Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы:
(3)
912∙0,6830,070  8899
Передаваемый тепловой поток:
(4)
где - площадь поверхности теплообмена, ;
(5)
Подставляя выражение (5) в выражение (4), получаем
(6)
8899∙3,14∙0,070∙11∙100  70  645480 Вт ≈ 645,48 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