Горизонтальная труба длиной L м и наружным диаметром d м рас-положена в помещении

Тепловой поток, теряемый трубой:
Q = α*π*( t1 – t2)*d*L,
где α – коэффициент теплоотдачи от стенки трубы в окружающую среду, определяем при помощи критериальных уравнений.
За геометрический размер принимаем диаметр трубы, за определяющую температуру tB = 500C.
При t = 500C для воздуха[2]:
- коэффициент теплопроводности λ = 0,0283 Вт/(м*К);
- коэффициент кинематической вязкости ν = 17,95*10-6 м2/с;
- число Прандтля Pr = 0,698;
-коэффициент объёмного расширения β = 1/Tв = 1/323 К-1.
Критерий Грасгофа:
Gr = g*d3*β*(tc – tв)/ ν2
Gr = 9,81*0,143*1*(150 – 50)/[323*(17,95*10-6)2] = 2,6*107
Произведение Pr*Gr = 0,698*2,6*107 = 1,82*107.
Критерий Нуссельта для горизонтальной трубы при Pr*Gr = 1,82*107:
Nu = 0,5*(Gr*Pr)0,25 = 0,5*(1,82*107)0,25 = 33.
Коэффициент теплоотдачи:
α = Nu*λ/d = 33*0,0283/0,14 = 6,67 Вт/(м2*К).
Q = α*π*( t1 – t2)*d*L = 6,67*3,14(150 – 50)*0,14*10 = 2932 Вт.
Ответы на вопросы:
Дайте определение свободной конвекции.
Движение газовой или жидкой среды под действием разности температур может быть естественным, без специальных устройств, перемещающих среду . Примером такого движения может служить система охлаждения холодильных камер. Охлажденный воздух имеет большую плотность и опускается в нижнюю часть холодильной камеры. Такой способ конвективного теплообмена получил название естественной конвекции.
Что такое определяющие и определяемые числа подобия, уравнение подобия
Уравнение подобия для свободной конвекции имеет вид:
,
Nu – критерий Нуссельта;.
Gr - критерий Грасгофа.
Безразмерные переменные в уравнениях, описывающих конвективный теплообмен, называются числами (критериями) подобия, которые составлены из физических величин, характеризующих это явление.
Безразмерная величина, содержащая искомый коэффициент теплоотдачи, считается определяемым критерием подобия и называется числом Нуссельта (Nu)
где lо- определяющий размер (длина или диаметр)