Горизонтальная труба длиной L, м и наружным диаметром d, м расположена в помещении, температура воздуха в котором tв, °С. Средняя температура поверхности трубы tс, °С. Определите величину коэффициента теплоотдачи от трубы к воздуху, а также тепловой поток, теряемый трубой. Исходные данные приведены в таблице 8.6.
Таблица 8.6
Последняя
цифра шифра Предпоследняя
цифра шифра
3 60 120 3 0,08 4
Ответить на вопросы к задаче №5.
1. Дайте определение свободной конвекции.
2. Что такое определяющие и определяемые числа подобия, уравнение подобия?
3. Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи, от чего он зависит?
Ответ
коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху 6, тепловой поток, теряемый трубой Ф 362 Вт.
Решение
Зависимость для вычисления среднего коэффициента теплоотдачи при свободном движении жидкости имеет вид:
(1)
где постоянные и зависят от режима свободного движения и условий обтекания поверхности.
Средняя температура воздуха:
(2)
tm 60 1202 90,0°C
Определяем по справочным данным теплофизические свойства воздуха при температуре 90,0:
- коэффициент кинематической вязкости 22,1;
- число Прандтля 0,69;
- коэффициент теплопроводности 0,0313.
Коэффициент объемного расширения воздуха:
(3)
β 1273 90,0 0,00275К 1
Вычисляем значение комплекса:
(4)
GrPr 9,81∙0,00275∙120 60∙0,08322,1∙10-620,69∙107 0,1∙107
Так как 103 GrPr 108, то эмпирические коэффициенты принимают следующие значения C 0,5, n 0,25, ε 1:
0,5∙0,1∙1070,25∙1 15,8
Коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху:
(5)
15,8∙0,03130,080 6
Тепловой поток, теряемый трубой:
(6)
где - площадь поверхности теплообмена, ;
(7)
Подставляя выражение (7) в выражение (6), получаем
(8)
6∙3,14∙0,080∙4∙120 60 362Вт
1
. Дайте определение свободной конвекции.
Свободное движение, или свободная конвекция, - это движение жидкости в системе под действием неоднородного поля внешних массовых сил, приложенных к частицам жидкости внутри системы. Такими силами могут быть силы гравитационного, магнитного, электрического или инерционного поля. На практике свободная конвекция часто возникает из-за разности плотностей холодных и нагретых частей жидкости, находящихся в поле гравитационных сил, в этом случае ее называют гравитационной свободной конвекцией.
2