Решение.

Все исходные данные и справочные параметры приведены в таблице:

№ п/п	Наименование параметра	Обозна-чение	Значение	Единица измерения
	Воздух
1	коэффициент динамической вязкости	μ1	29.79*10-6	Па·с
2	коэффициентом теплопроводности	λ1	45.71*10-3	Вт/(м·К)
3	критерий Прандтля	Pr1	6,8·10-2	-
4	массовый расход		0,2	кг/с
5	температура на входе трубы	tвх1	300	°С
6	удельная теплоемкость	Ср1		Дж/(кг·К)
	Труба (Латунь Ло-70)
1	наружный диаметр	dнар	20·10-3	м
2	толщина стенки	δст	1.5*10-3	м
3	длинна	L	3,5	м
4	коэффициент теплопроводности		111	Вт/(м·К)
	“Рубашка”
1	расстояние от наружной “рубашки”до dнар трубы		10-2	м
	Вода
1	терм-й коэф-т объемного расширения	β2	-	К-1
2	коэффициент динамической вязкости	μ2	1,005·10-3	Па·с
3	плотность	ρ2	-	кг/м3
4	температура		30	°С
5	критерий Прандтля	Pr2	7,01	-
6	массовый расход		0,4	кг/с
7	удельная теплоемкость	Ср2	4181	Дж/(кг·К)
8	коэффициент теплопроводности	λ2	0,6	Вт/(м·К)

Рассмотрим конструктивную схему:

Процесс сложного теплообмена характеризуется тремя термическими сопротивлениями, находящимися между греющей (ртуть) и охлаждающей (воздух) средами:

• Термическое сопротивление теплоотдачи от греющей среды к теплообменной стенке, которое характеризуется коэффициентом теплоотдачи (по способу омывания теплообменной поверхности – вынужденная конвекция);

В этом случае , где . Учитывая что , , а получим , а окончательно Вт/(м²·К)

• термическое сопротивление теплопроводности стенки теплообменной трубы, которое характеризуется толщиной стенки δ_ст и коэффициентом теплопроводности материала стенки λ_ст, а коэффициент теплоотдачи составит

Вт/(м²·К)

• термическое сопротивление от теплообменной стенки к охлаждающей среде, которое характеризуется коэффициентом теплоотдачи (по способу омывания теплообменной поверхности – вынужденная конвекция в кольцевом концентрическом канале, образованном цилиндрическими поверхностями);

В этом случае , где ;

– критерий Нуссельта для круглой трубы, где .

Учитывая что , , а

получим

,

а окончательно

Вт/(м²·К)

Тогда, средняя температура ртути

средняя температура воды

средний тепловой напор

коэффициента теплопередачи Вт/(м²·К)

мощность, отдаваемая ртутью в процессе Вт

мощность, получаемая водой в процессе Вт

Исходя из уравнения теплового баланса имеем

, откуда

Исходя из уравнения теплопередачи и учитывая м² имеем

°С

°С

Т.о. температура воды на выходе из межтрубного пространства составит 30,00002 °С. При этом температура воздуха на выходе латунной трубы составит 299,9998 °С.