Задачи для самостоятельной работы

Задача № 1 (см. тему 3.2.1). Труба длиной =3 м наружным диаметром d=38 мм, с температурой на наружной поверхности t_с=60^оС омывается продольным потоком воздуха со средней температурой =10^оС и скоростью w=15м/с.

Рассчитать конвективную теплоотдачу (Q, Вт) между наружной поверхностью трубы и теплоносителем.

Примечание. Таблица теплофизических свойств воздуха дана в учебнике [4] на с.402-403.

Задача № 2 (см. тему 3.2.2.). Труба длиной =2 м наружным диаметром d=36 мм, с температурой на наружной поверхности t_с=60^оС омывается поперечным потоком масла МК со средней температурой =30^оС и скоростью w=0,5м/с.

Рассчитать конвективную теплоотдачу (Q, Вт) между наружной поверхностью трубы и теплоносителем.

Примечание. Таблица теплофизических свойств масла МК дана ПРИЛОЖЕНИИ (табл. 5).

Задача № 3 (см. тему 3.2.3). По трубе с внутренним диаметром d=36 мм длиной = 5 м со скоростью w=0,5 м/с течет вода, имеющая среднюю температуру =70^оС. Температура внутренней поверхности трубы t_с=75^оС.

Рассчитать конвективную теплоотдачу (Q, Вт) между внутренней поверхностью трубы и водой.

Примечание. Таблица теплофизических свойств воды имеется в учебнике [4], с.403.

Задача № 4 (см. тему 3.2.2). Трубный пучок с шахматным расположением стальных труб омывается поперечным потоком воздуха. Средняя температура воздуха =120^оС, скорость w=10 м/с, наружный диаметр труб d=30мм, температура наружной поверхности труб t_с=400^оС. Продольный и поперечный шаги трубного пучка s₁=s₂=2d.

Определить средние коэффициенты теплоотдачи и линейные плотности конвективного теплового потока (q_, Вт/м) для труб 1, 2 и 3 рядов трубного пучка, если в каждом ряду находится 8 труб.

Задача № 5 (см. тему 3.2.2). Трубный пучок с коридорным расположением стальных труб омывается поперечным потоком дымовых газов. Наружный диаметр труб d=30мм, скорость w=10м/с и средняя температура дымовых газов =400^оС. Температура наружной поверхности труб t_с=90^оС. Продольный и поперечный шаги трубного пучка s₁=s₂=2d. Число рядов n=10, число труб в ряду m=20, длина труб = 6м.

Определить средний коэффициент теплоотдачи для коридорного пучка ( _пучка) и конвективный тепловой поток (Q, Вт), передаваемый от газов к поверхности труб.

Примечание. Таблица теплофизических свойств дымовых газов дана в учебнике [4] на с.404.

Тема «Расчет теплоотдачи при вынужденной конвекции жидкости» представлена в учебнике [4], с. 155-200.

3.3. Расчет теплоотдачи при фазовых превращениях

3.3.1. Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности

Коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации неподвижного сухого насыщенного пара на вертикальной поверхности высотой ℓ зависит от режима течения стекающей пленки конденсата.

При ламинарном режиме Z_s < 2300 (рис. 12.2 в учебнике [4]) средний коэффициент теплоотдачи ( ) для поверхности высотой ℓ рассчитывается по уравнению

, (3.16)

где - безразмерный комплекс (определяющее число подобия); - число Рейнольдса (определяемое число подобия); - теплота парообразования; - ускорение силы тяжести; - соответственно коэффициент кинематической вязкости, плотность, коэффициент теплопроводности.

Индексы и указывают на определяющую температуру (температуру насыщения t_s при давлении р или температуру стенки t_c). Индекс указывает на то, что величины следует брать из таблицы для жидкости на линии насыщения, т.е. для пленки конденсата, но не для пара.

При смешанном режиме (Z_s > 2300), когда на поверхности имеют место и ламинарный, и турбулентный режимы стекающей пленки, средний коэффициент теплоотдачи рассчитывается по уравнению

. (3.17)

Количество пара, конденсирующееся на поверхности F за 1 с ( ) рассчитывается по уравнению теплового баланса

. (3.18)