Пример решения
Исходные данные:
,
,
,
,
Т0
.
Эффективная температура, при которой определяются физические свойства, рассчитывается по зависимости
,
(4.1)
где
температура на внешней границе
пограничного слоя,
температура заторможенного потока.
В
соответствии с указанием к задаче
температуру на внешней границе
пограничного слоя следует принять
равной термодинамической температуре
воздуха
.
Однако температура заторможенного
потока неизвестна, поэтому дальнейшее
решение необходимо выполнять методом
последовательных приближений. Для этого
зададимся в первом приближении величиной
эффективной температуры на основании
(4.1)
.
Локальное число Рейнольдса
,
(4.2)
где
плотность воздуха, кг/м3;
скорость полета, м/с;
расстояние от передней кромки, м;
кинематический коэффициент вязкости
воздуха, Па/с.
Скорость полета определяется из числа Маха
,
(4.3)
где
местная скорость звука;
показатель адиабаты воздуха;
Дж/кг
град.
Определим скорость звука
м/с.
Тогда скорость полета по (4,3)
м/с.
Размерная координата на основании выражения для безразмерной координаты
м.
(4.4)
Число Рейнольдса по (4.2)
.
Так как число
Рейнольдса
,
режим течения в погранслое турбулентный.
При турбулентном режиме течения
,
(4.5)
а при ламинарном режиме течения
.
(4.6)
Из (4.5)
.
Тогда температура заторможенного потока
.
(4,7)
Определим эффективную температуру по (4.1)
.
Полученное значение эффективной температуры отличается от принятого ранее значения менее чем на 10 %, поэтому уточненный расчет можно не проводить.
В рассматриваемых
условиях температура заторможенного
потока
больше температуры стенки
,
поэтому тепловой поток будет направлен
от потока воздуха к стенке. Плотность
теплового потока рассчитывается по
закону конвективного теплообмена при
больших скоростях потока
.
(4.8)
Коэффициент теплоотдачи определяется из критериальных уравнений:
при ламинарном течении в погранслое
,
(4.9)
при турбулентном погранслое
,
(4.10)
где
локальное число Нуссельта. 2.76E+3.
Для данного расчетного случая воспользуемся зависимостью (4.10):
.
Коэффициент теплоотдачи
.
Плотность теплового потока
.
Задача № 5
Определить
количество сконденсированного
неподвижного сухого насыщенного водяного
пара на вертикальной поверхности
размерами
при давлении
и температуре поверхности
.
Варианты заданий приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Варианты заданий
Варианты |
|
|
|
|
1 |
0,05 |
1 |
1,43 |
105 |
2 |
0,1 |
0,1 |
1,98 |
107 |
3 |
0,15 |
0,15 |
2,7 |
110 |
4 |
0,2 |
0,2 |
3,61 |
122 |
5 |
0,25 |
0,25 |
4,76 |
138 |
6 |
0,3 |
0,3 |
6,18 |
158 |
7 |
0,35 |
0,35 |
7,92 |
160 |
8 |
0,4 |
0,4 |
10,03 |
160 |
9 |
0,45 |
0,45 |
12,55 |
168 |
10 |
0,5 |
0,5 |
10,03 |
155 |
11 |
0,45 |
0,55 |
7,92 |
158 |
12 |
0,4 |
0,6 |
6,18 |
155 |
13 |
0,3 |
0,5 |
4,76 |
140 |
14 |
0,2 |
0,4 |
3,61 |
125 |
15 |
0,1 |
0,3 |
2,7 |
104 |
Указание.
Расчет среднего коэффициента теплоотдачи
для вертикальной стенки высотой
выполнять по формуле Нуссельта
,
(5.1)
где
физические свойства конденсата.
Физические свойства воды на линии
насыщения приведены в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Физические свойства воды на линии насыщения
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1,43 |
1,98 |
2,7 |
3,61 |
4,76 |
6,18 |
7,92 |
10,03 |
12,55 |
|
951 |
943,1 |
934,8 |
926,1 |
917 |
907,4 |
897,3 |
886,9 |
876 |
град |
0,685 |
0,686 |
0,686 |
0,685 |
0,684 |
0,681 |
0,676 |
0,672 |
0,664 |
|
259 |
237,4 |
217,8 |
201,1 |
186,4 |
173,6 |
162,8 |
153 |
144,2 |
|
2230 |
2202 |
2174 |
2159 |
2114 |
2082 |
2066 |
2015 |
1979 |
|
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
