Труба наружным диаметром d и температурой поверхности t1 омывается свободным потоком воздуха с температурой

Труба наружным диаметром d и температурой поверхности t1 омывается свободным потоком воздуха с температурой t2. Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воздуху и теплопотери трубы на длине 1 м. Значения d, t1, t2 приведены в табл. 4. Таблица 4 Вариант 5 d , мм 65 t2, ℃ 20 t1, ℃ 100

Критерием, описывающим теплоотдачу путем конвективного теплообмена, является критерий Нуссельта:
Nu=α∙о.р.λ,
где α – коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воздуху;
о.р. – определяющий размер (длина трубы, диаметр или высота);
λ=2,59∙10-2Втм∙К – коэффициент теплопроводности воздуха при 2 ℃.
Для описания теплоотдачи при свободном омывании труб потоком воздуха используется следующее критериальное уравнение:
Nu=0,47∙Grf14,
где Gr=g∙d3∙β∙ΔTν2 – критерий Грасгофа;
β=1t2+273=120+273=0,0034 К-1;
g=9,81мс2;
ΔT=t1-t2=100-20=80 К;
ν=15,06∙10-6м2с – коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре 20 ℃.
Gr=9,81∙0, 0653∙0,0034∙8015,06∙10-62=3,2∙106;
Nu=0,47∙3,2∙10614=19,8.
Таким образом, коэффициент теплоотдачи можно рассчитать по следующей формуле:
α=Nu∙λd;
α=19,8∙2,59∙10-20,065=7,8Втм2∙К.
Теплопотери рассчитываются по следующей формуле:
Q=α∙ΔT∙S,
где S=π∙d∙l=3,14∙0,065∙1=0,2 м2.
Q=7,8∙80∙0,2=124,8 Вт.
Ответ: коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воздуху равен α=7,8Втм2∙К; теплопотери составляют Q=124,8 Вт.