Вода течет в трубе диаметром 10 мм со скоростью 2 м/с

1.Запишем уравнение теплового баланса для воды в трубе.
Q=Gв св(tвых-tвх).
Gв-массовый расход воды, кг/с
Gв=вVв, где Vв- объемный расход воды, м3/с
Vв=wf
f- живое сечение трубы.
f=d2/4=3,140,012/4=0,78510-4 м2.
Тогда Vв=20,78510-4=1,5710-4 м3/с
2.Предварительно зададим температуру воды на выходе из трубы tвых=18℃.
Тогда средняя температура воды в трубе tср=0,5*(tвых+tвх) =0,5*(18+10)=14℃.
При этой температуре плотность воды в=999,1 кг/м3
Gв=999,1 1,5710-4=0,1569 кг/с
3. Определим поверхность теплоотдачи.
F=dl=3,140,015=0,157м2
4. Определим тепловой поток Q
Q=qF=360000,157=5652 Вт
5.Определим температуру воды на выходе из трубы tвых.
tвых-tвх= Q/(с Gв) ,
где св=4188 Дж/(кгК)-удельная изобарная теплоемкость воды при tср=15℃
tвых-tвх=5652/(41880,1569)=8,6 ℃, отсюда tвых=tвх+8,6=18,6℃.
Средняя температура воды в трубе tср=0,5*(tвых+tвх) =0,5*(18,6+10)=14,3℃.
Так как tср отличается от предварительно заданной менее чем на 0,5℃, плотность воды в и ее удельную теплоемкость св уточнять не будем.
6.Для определения средней температуры стенки трубы запишем уравнение теплопередачи:
Q=tF
где - коэффициент теплоотдачи конвекцией при движении жидкости в трубах, определяется в зависимости от режима течения воды в трубе,
t=tc- tср
где tc-температура стенки трубы, подлежит определению.
7.Определим коэффициент теплоотдачи .
Физические свойства воды при tср=14, 3℃.
ж=1,177*10-6 м2/с ; ж=0,585Вт/м*°С; Prж=8,45; =1,18*10-4 К-1;
аж=13,96*10-8 м2/с; ср=4188 Дж/кг*°С; ж=1176*10-6Па*с,;
Зададим предварительно tc=20℃ (подлежит уточнению)
При этом с=1004*10-6Па*с ; Prс=7,02
8