Пример решения задания 4.

Исходные данные: d=240 мм=0,24м; t_с=250ºС; t_в=15ºС.

Определить: величину q _l.

Порядок расчёта

1. Находим по таблице (прил. 2) теплофизические характеристики воздуха при t_в=15ºС:

коэффициент теплопроводности λ_ж =0,0255 Вт/м·К;

коэффициент кинематической вязкости ν_ж =14,6·10^-6 м²/с;

критерий Прандтля Pr_ж,d=0,704.

2. Определяем среднюю температуру пограничного слоя

3. Находим коэффициент термического расширения воздуха

4. Вычисляем значение критерия Грасгофа по формуле:

5. Находим произведение критериев Грасгофа и Прандтля:

Gr_ж,d·Pr_ж,d=3,66·10⁸·0,704=2,577·10⁸.

6. При вычисленном значении произведения Gr_ж,d·Pr_ж,d режим обтекания трубы воздухом турбулентный, поэтому постоянные в расчётном уравнении равны С=0,135; n=1/3.

Отсюда определяем величину критерия Нуссельта по формуле

Nu_ж,d=0,135·(2,577·10⁸)^1/3=85,36.

7. Находим коэффициент теплоотдачи трубы α, используя уравнение (4.24):

откуда

8. Определяем потери теплоты в единицу времени с единицы длины трубы

q_l = α π d (t_ст – t_ж) = 0,24·3.14·9,07(250 – 15) =1606 Вт/м.

ТЕСТЫ

1. Развитый турбулентный режим движения жидкости в круглой трубке наступает при величине критерия Рейнольдса больше чем:

а) 1000; б) 500; в) 10000; г) 5000; д) 3000;

2. Стабилизация режима теплоотдачи в круглой трубке наступает при условии, что длина начального участка трубы больше чем:

а) 40 d_тр; б)50 d_тр; в) 30 d_тр; г) 20 d_тр.

3. Показатель степени при критерии Рейнольдса в уравнениях подобия при вынужденном турбулентном движении потока жидкости вдоль пластины и в трубах равен:

а) 0,33; б) 0,5; в) 1,2; г) 0,5; д) 0,4.

4. При поперечном обтекании потоком жидкости пучка труб теплоотдача стабилизируется, начиная со следующего ряда трубок:

а) 5 ряда; б) 6 ряда; в) 2 ряда; г) 3 ряда; д) 8 ряда;

5. Основным определяющим критерием подобия при расчёте теплоотдачи при свободном движении жидкости является критерий:

а) Re; б) Gr; в) Eu; г) Bi; д) Fo.

6. Теплообмен между твёрдым телом и жидкостью при свободном движении осуществляется путём:

а) массопереноса;

б) рентгеновского излучения;

в) теплопроводности и конвекции;

г) испарения.

7. При расчёте теплоотдачи горизонтально расположенной горячей трубки, обтекаемой свободным турбулентным потоком воздуха коэффициенты С и n в уравнении подобия принимают следующими:

а) С = 0,54; n = 1/4; б) С = 0,135; n = 1/3;

в) С = 0,8; n = 1,5; г) C = 1,2; n = 0,1.

Контрольные вопросы

1. До какого числа Рейнольдса поток жидкости не может переходить из ламинарного в турбулентный режим?

2. Объясните понятие «участок тепловой стабилизации».

3. Эпюра распределения скоростей по сечению потока при ламинарном и турбулентном течении.

4. Структура формирования пограничного слоя при движении потока по трубам.

5. Как влияет толщина пограничного слоя на величину коэффициента теплоотдачи α?

6. Какие уравнения подобия рекомендуются при ламинарном движении жидкости в трубе?

7. Какие уравнения подобия рекомендуются при турбулентном движении жидкости в трубе?

8. Понятие о гидродинамическом и тепловом пограничных слоях и их влияние на теплоотдачу.

9. Какие уравнения подобия рекомендуются при ламинарном и турбулентном движении жидкости вдоль пластины?

10. Чем отличается процесс теплоотдачи для одиночной трубы при поперечном движении жидкости?

11. Какие уравнения подобия рекомендуются для одиночной трубы при поперечном движении жидкости?

12. Какие пучки труб применяют в технике?

13. Опишите подробно характер обтекания пучков труб при поперечном движении жидкости?

14. Какие уравнения подобия рекомендуются для пучков труб при поперечном движении жидкости?

15. Как определяется средний коэффициент теплоотдачи для пучка труб?

16. Опишите механизм возникновения свободного потока жидкости.

17. Опишите характерную картину свободного движения жидкости у вертикальной стенки.

18. Каким уравнением подобия определяется теплоотдача при свободном движении жидкости?

Дата добавления: 2015-08-03