Порядок расчета.

1. По таблице (прил. 2) находим теплофизические параметры воздуха при t_в=450°С:

λ_ж=0,0548 Вт/(м·К); ν_ж=71,23·10^-6 м²/с.

2. Определяем величину критерия Рейнольдса:

3. Находим величину критерия Нуссельта по формуле ( 5.22):

Nu_ж,d=0,177·Re_ж,d^0,64·Сz’.

Величина C_z^́’ для коридорного пучка равна 0,95 (см. рис.5.14)

Nu_ж,d=0,177·10883^0,64·0,95=64,45.

4. Рассчитываем среднюю величину коэффициента теплоотдачи для коридорного трубного пучка:

Пример 2

Исходные данные: w=11,7 м/с; t_в=400ºС; d=80 мм=0,08м. Расположение труб в пучке шахматное.

Определить: величину .

Порядок расчёта

1. Определяем теплотехнические характеристики воздуха при температуре t_в = 400ºС

по табл. (прилож. 2):

λ_ж=0,0521 Вт/(м·К); ν_ж=63,09·10^-6 м²/с.

2. Находим величину критерия Рейнольдса:

3. Критерий Нуссельта равен

Nu_ж,d=0,27·0,9·14836^0,6=77,34

(коэффициент Cz”=0,9 по рис.5.14).

4. Средняя величина коэффициента теплоотдачи шахматного трубно пучка равна

.

Задание 4. Определить потери тепла в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы t_с, температура воздуха в помещении t_в, а диаметр трубы d. Лучистым теплообменом пренебречь. Данные, необходимые для решения задания, выбрать из табл. 5.3

Таблица 5.3

Числовые данные к заданию 4

Последняя цифра шифра	Диаметр трубы d, мм	Предпоследняя цифра шифра	Температура, °С
			стенки трубы, tс	воздуха, tв
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	200 230 210 240 250 270 300 320 340 360	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	250 240 230 220 210 200 190 180 170 160	15 20 25 35 25 20 15 10 5 0

Пример решения задания 4.

Исходные данные: d=240 мм=0,24м; t_с=250ºС; t_в=15ºС.

Определить: величину q_l.

Порядок расчёта

1. Находим по таблице (прил. 2) теплофизические характеристики воздуха при t_в=15ºС:

коэффициент теплопроводности λ_ж =0,0255 Вт/м·К;

коэффициент кинематической вязкости ν_ж =14,6·10^-6 м²/с;

критерий Прандтля Pr_ж,d=0,704.

2. Определяем среднюю температуру пограничного слоя

3. Находим коэффициент термического расширения воздуха

4. Вычисляем значение критерия Грасгофа по формуле:

5. Находим произведение критериев Грасгофа и Прандтля:

Gr_ж,d·Pr_ж,d=3,66·10⁸·0,704=2,577·10⁸.

6. При вычисленном значении произведения Gr_ж,d·Pr_ж,d режим обтекания трубы воздухом турбулентный, поэтому постоянные в расчётном уравнении равны С=0,135; n=1/3.

Отсюда определяем величину критерия Нуссельта по формуле

Nu_ж,d=0,135·(2,577·10⁸)^1/3=85,36.

7. Находим коэффициент теплоотдачи трубы α , используя уравнение ( 4.24):

откуда

8. Определяем потери теплоты в единицу времени с единицы длины трубы

q_l = α π d (t_ст – t_ж) = 0,24·3.14·9,07(250 – 15) =1606 Вт/м.

ТЕСТЫ

1. Развитый турбулентный режим движения жидкости в круглой трубке наступает при величине критерия Рейнольдса больше чем:

а) 1000; б) 500; в) 10000; г) 5000; д) 3000;

2. Стабилизация режима теплоотдачи в круглой трубке наступает при условии, что длина начального участка трубы больше чем:

а) 40 d_тр; б)50 d_тр; в) 30 d_тр; г) 20 d_тр.

3. Показатель степени при критерии Рейнольдса в уравнениях подобия при вынужденном турбулентном движении потока жидкости вдоль пластины и в трубах равен:

а) 0,33; б) 0,5; в) 1,2; г) 0,5; д) 0,4.

4. При поперечном обтекании потоком жидкости пучка труб теплоотдача стабилизируется, начиная со следующего ряда трубок:

а) 5 ряда; б) 6 ряда; в) 2 ряда; г) 3 ряда; д) 8 ряда;

5. Основным определяющим критерием подобия при расчёте теплоотдачи при свободном движении жидкости является критерий:

а) Re; б) Gr; в) Eu; г) Bi; д) Fo.

6. Теплообмен между твёрдым телом и жидкостью при свободном движении осуществляется путём:

а) массопереноса;

б) рентгеновского излучения;

в) теплопроводности и конвекции;

г) испарения.

7. При расчёте теплоотдачи горизонтально расположенной горячей трубки, обтекаемой свободным турбулентным потоком воздуха коэффициенты С и n в уравнении подобия принимают следующими:

а) С = 0,54; n = 1/4; б) С = 0,135; n = 1/3;

в) С = 0,8; n = 1,5; г) C = 1,2; n = 0,1.