Примеры решения задач. Задача 1.Горизонтальный трубопровод, наружный диаметр которого 60 мм, обогревается свободным потоком воздуха

Задача 1. Горизонтальный трубопровод, наружный диаметр которого 60 мм, обогревается свободным потоком воздуха. Средняя температура поверхности трубопровода t_ст=5 ⁰С. Температура вдали от трубопровода t_ж=40 ⁰С, а его давление равно 101 кПа. Определить коэффициент теплоотдачи и линейную плотность теплового потока.

Решение. 1. Теплообмен осуществляется при свободной конвективной теплоотдачи около горизонтальной трубы.

2. Геометрический определяющий размер - ₀ = d = 60 мм = 0,06 м

3. Определяющая температура - = t_ж = 40 ⁰С.

4. По определяющей температуре определяем теплофизические свойства воздуха, используя табл. 7 приложения 2:

l_ж = 2,76×10^-2 Вт/(м×К);

u_ж = 16,96×10^-6 м²/с;

Pr_ж = 0,699

Pr_c = 0,706

b_ж = 1/(t_ж+273) = 1/(40+273)=0,00319 1/К.

5. При свободной конвективной теплоотдаче находим определяющий критерий подобия Ra_ж= Gr_ж^.Pr_ж.

Определяем критерий Грасгофа

Gr_ж = = =8,2×10⁵,

Gr_ж^.Pr_ж = 8,2×10⁵×0,699 = 5,73×10⁵.

Так как 10³< Gr_ж×Pr_ж <10⁸, критерий Нуссельта определяем по критериальному уравнению

Nu_жd=0,5 × (Gr_{ж d}×Pr_ж)^0,25× =0,5× (5,73×10⁵)^0,25×(0,699/0,706)^0,25=13,7.

6. Вычисляем коэффициент теплоотдачи

a = =6,3 Вт/(м²×К).

7. Линейная плотность теплового потока

= p×d×a ^. (t_ж – t_ст) = 3,14^. 0,06^. 6,3^. (40-5) = 41,5 Вт/м.

Поиск по сайту: