Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы

Коэффициент теплоотдачи конвекцией. При свободной конвекции определяющими критериями являются критерий Прандтля и критерий Грасгофа.
Gr=gβΔtd3ν2,
где g- ускорения свободного падения, 9,81 м/с2; β-температурный коэффициент объемного расширения, β=1/Тв, К-1; Δt- расчетный температурный напор, °С; ν- кинематическая вязкость воздуха при температуре tв=15 °С, м2/с.
Grв=gβΔtd3ν2=9,81∙1(20+273)∙(140-20)∙0,2203(15,25∙10-6)2=183,9∙106.
Критерий Прандтля для воздуха при заданной температуре Prв=0,7032.
Для горизонтальных труб
Nu=0,5∙Grв∙Prв0,25PrPrс0,25=
=0,5∙183,9∙106∙0,70320,250,70320,68480,25=53,67,
где Pr- критерий Прандтля для воздуха при температуре tв=20 ℃, Prст- критерий Прандтля для воздуха при температуре tс=140 ℃;
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воздуху ищем по формуле:
α=λ·Nud
где λ − коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) воздуха при температуре tв=20 ℃
α=2,594∙10-2∙53,67 0,220=6,33Втм2∙К.
Количество тепла, передаваемое от трубы к воздуху за счет свободной конвекции:
Qк=απd ltс-tв= 6,33∙3,14∙0,220∙1∙140-20=
=524,7 Дж/с.
Потери тепла излучением
Qизл=EсC0∙πd lТс1004-Тв1004=
=0,9∙5,67∙3,14∙0,220∙1140+2731004-20+2731004=765,8 Дж/с.
Полные потери тепла с единицы времени с поверхности трубы
Q=Qк+Qк=524,7+765,8=1290,5 Джс.
Вывод: потери тепла в окружающую среду от горизонтально расположенной трубы складываются из потерь тепла излучением и конвекцией