Расчет теплоотдачи при свободном движении жидкости

Свободное движение (естественная конвекция) обусловлено разностью плотностей нагретых и холодных частиц жидкости. Оно характеризуется числом Грасгофа
Gr=gβΔtL3ν2,
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 tж=15 °С, м2/с.
Grж=gβΔtd3ν2=9,81∙1(15+273)∙(180-15)∙163(14,76∙10-6)2=105,7∙1012.
Критерий Прандтля для воздуха при заданной температуре Prв=0,704.
Grж∙Prж=105,7∙1012∙0,704=74,4∙1012.
Т.к . Grж · Prж > 109 движение жидкости турбулентное
Nu=0,15∙Grж∙Prж0,33PrжPrст0,25=
=0,15∙105,7∙1012∙0,7040,330,7040,6810,25=5719,3,
где Prж- критерий Прандтля для воздуха при температуре tж=15 ℃, Prст- критерий Прандтля для воздуха при температуре tст=180 ℃;
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воздуху ищем по формуле:
α=λ·NuL
где λ − коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) воздуха при температуре tж=15 ℃
α=2,56∙10-2∙5719,3 16=9,15Втм2∙К.
Тепловой поток, передаваемый от трубы к воздуху за счет свободной конвекции:
Qк=απdltс-tв= 9,15∙3,14∙0,060∙16∙180-15=4551 Вт.