Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв=150 ℃, давление р1 = 1 МПа

Воздух течет внутри трубы, имея среднюю температуру tв=150 ℃, давление р1 = 1 МПа и скорость ω=20 м/с. Определить коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху (α1), а также удельный тепловой поток, отнесенный к 1м длины трубы, если внутренний диаметр трубы d1=70 мм, толщина ее δ=3 мм и теплопроводность 1 = 20 Вт/(м·К). Снаружи труба омывается горячими газами. Температура и коэффициент теплоотдачи горячих газов, омывающих трубу, соответственно равны tг=520 ℃, α2=20 Вт/(м∙К). Данные, необходимые для решения задачи выбрать из табл. 6.

Число Рейнольдса
Re=ω∙d1ν=20∙0,07028,99∙10-6=48293,
где ν- коэффициент кинематической вязкости для воздуха при температуре tв=150℃.
Т.к. 104<Re<5∙106 режим течения - развитый турбулентный.
Число Нуссельта
Nu=0,021∙Re0,8∙Pr0,43∙PrPrст0,25
где Pr- критерий Прандтля для воздуха при температуреtв=150 ℃, Prст- критерий Прандтля для воздуха при температуре стенки трубы .
Т.к. температура стенки неизвестна принимаем ее равной tст=tв=150 ℃.
Nu=0,021∙482930,8∙0,6840,43∙0,6840,6840,25=99,63,
Коэффициент теплоотдачи
α1=λв·Nud=3,575∙10-2·99,630,070=50,88 Втм2∙К,
λв-коэффициент теплопроводности воздуха при температуре tв=150℃.
Удельный тепловой поток через стенку трубы:
ql=πtг-tв1α1d1+12λ1lnd2d1+1α2d2
ql=3,14520-150150,88∙0,070+12∙20ln0,0760,070+120∙0,076=1235,0 Втм.

.
Т.к. температура стенки неизвестна принимаем ее равной tст=tв=150 ℃.
Nu=0,021∙482930,8∙0,6840,43∙0,6840,6840,25=99,63,
Коэффициент теплоотдачи
α1=λв·Nud=3,575∙10-2·99,630,070=50,88 Втм2∙К,
λв-коэффициент теплопроводности воздуха при температуре tв=150℃.
Удельный тепловой поток через стенку трубы:
ql=πtг-tв1α1d1+12λ1lnd2d1+1α2d2
ql=3,14520-150150,88∙0,070+12∙20ln0,0760,070+120∙0,076=1235,0 Втм.