Задача№5

Определить потери тепла в единицу времени с 1м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки t_c =170 ⁰C,температура воздуха в помещении t_в=5 ⁰С, температура воздуха в помещении t_в=5⁰С,а диаметр трубы d=340мм. Лучистым теплообменом пренебречь.

Решение.

Коэффициент теплоотдачи α для 1м трубы определим из критерия Нуссельта:

Nu = α/λ (1)

Где λ – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м*К).

Разница температур стенки и воздуха:

Δt=t_c – t_в=170 – 5=165⁰С

Определим физические свойства воздуха при температуре t_в= 5 ⁰С по справочным таблицам:

Кинематическая вязкость –v =13,72*10^-6 м²/с

Теплопроводность – λ = 0,0248 Вт/(м*К)

Критерий Прандтля – Рr = 0,706

Коэффициент температурного расширения:

β = = =0,003597

Критерий Грасгофа:

Gr = * βΔt= *0,003597*165=16679

И так, 10³<Gr*Pr=16679*0,706 = 11775<10⁹, тогда критерий Нуссельта, для воздуха и вертикальных трубах при свободной конвекции:

Nu = 0,5(Gr*Pr)^0,25=0,5(16679*0,706)^0,25=5,2

Тогда из уравнения (1) найдём коэффициент теплоотдачи:

α= Nu*λ=5,2*0,0248=0,129Вт/(м²*⁰С)

Потери теплоты с 1метра горизонтального паропровода:

q=α*πd*Δt=8*3,14*0,340*165=1409Дж/м