Задача 4

Задача 4.1

Дано: Трубчатый воздухоподогреватель, который должен работать при средней температуре воздуха t=100оС и скорости его движения W=10 м/с. Для исследования процесса течения создана модель в масштабе 1:5, по которой движется вода с t_МОД=40^оС.

Найти: Скорость W_МОД движения воды в модели

1

Задача 4.2

Дано: Модель в виде трубы для изучения теплообмена при вынужденной конвекции. Коэффициент температуропроводности натурной жидкости 0,8^.10^-6 м²/с. В модели движется воздух с температурой 180 °С и абсолютным давлением 10⁵ Па.

Найти: Найти кинематическую вязкость для жидкости в модели

2

Задача 4.3

Дано: Среда движется по трубе диаметром 24x2 мм и длиной 2 м, ее расход 50 кг/ч. На входе температура среды 80 °С, на выходе 40 °С, средняя температура стенки трубы 25 °С. Сопротивление движению среды 400 Па. В качестве среды принять воду и воздух. Определяющие параметры - средняя температура среды и внутренний диаметр трубы.

Найти: Определить значения чисел Nu, Re, Gr, Eu, Pe

3

Задача 4.4

Дано: Азот при температуре 200 °С и абсолютном давлении 10⁶ Па, который движется в трубе со скоростью 10 м/с. Для исследования гидродинамического процесса построена уменьшенная в 4 раза модель, где движется вода с температурой 20 °С.

Найти: Скорость воды в модели.

4

Задача 4.5

Дано: Модель для изучения температурного поля в длинном цилиндре диаметром 200 мм по истечении 30 и 60 мин. Теплопроводность и температуропроводность материала цилиндра 15 Вт/(м*К) и 20^.10^-4 м²/с, материала модели 4 Вт/(м*К) и 8^.10^-4 м²/с

Найти: Найти диаметр модели и время, когда в модели следует измерять распределение температур. Принять коэффициент теплоотдачи для цилиндра 9,8 и для модели 35 Вт/(м²*К).

5

Задача 4.6

Дано: Модель вала, изготовленная из материала с теплопроводностью 27,2 Вт/(м-К), теплоемкостью 4 кДж/(кг*К) и плотностью 510 кг/м³. Модель помещена в нагреватель. После 22,4 мин нагрева производится измерение температур в модели, по этим замерам определяется распределение температур в образце - стальном вале - после 2 ч нагрева его в печи. Стальной вал имеет диаметр 400 мм, температуропроводность 11^.10^-6 м²/с, а коэффициент теплоотдачи в печи 110 Вт/(м^2.К)..

Найти: Найти диаметр модели и коэффициент теплоотдачи в нагревателе

6

Задача 4.7

Дано: Шар диаметром 0,4 м с температурой 600°С, охлаждаемый в масляной ванне, где поддерживается температура 100 °С. Распределение температуры в шаре после охлаждения в течение 10 мин должно быть изучено на бетонной модели диаметром 0,6 м, которая после разогрева до 110 °С охлаждается в воздухе с температурой 10°С..

Найти: Через сколько минут следует начать измерение температур в модели? Определить соотношение температур в образце и модели в сходственных точках. Температуропроводность материала шара 13,3^.10^-6, бетона 5,0^.10^-6 м²/с.

7

Задача 4.8

Дано: Диафрагма для измерения расхода газа в трубопровод диаметром 270 мм. Ее размеры были определены после испытаний на модели, уменьшенной в 3 раза. Во время испытаний через модель пропускалась вода с температурой 30 °С, при расходе воды более 28 м³/ч наблюдался автомодельный режим. Сопротивление на модели составило 280 мм рт. ст.

Найти: Минимальный расход газа для автомодельного режима, а также соответствующие этому расходу скорость газа и гидравлическое сопротивление. Принять плотность газа 0,9 кг/м³,кинематическую вязкость 14^.10^-6 м²/с.

8

Задача 4.9

Дано: Экспериментальная установка для изучения теплообмена при свободной конвекции среды в большом объеме в виде вертикальной плиты высотой 290 мм, нагрев которой осуществлялся электрическим током. Температура воздуха вдали от плиты равна 20 °С. Во время экспериментов измерялся температурный напор между поверхностью плиты и воздухом и определялся коэффициент теплоотдачи. Получили следующие данные:

t=t_c-t_ж, °С 20 40 60 80 100

, Вт/(м²К) 5,6 6,7 7,4 7,9 8,5

Найти: Уравнение подобия.

9

Задача 4.10

Дано: Горизонтальная труба наружным диаметром 45 мм с температурой t_c, помещенная в воздух с температурой 20 °С для изучения теплообмена в условиях естественной конвекции. Получены следующие данные:

t_c, °C 85 125 145

, Вт/(м²*К) 9,34 10,35 10,76

Найти: Обобщенную зависимость в виде формулы Nu_жd=C^.(Gr^.Pr)ⁿ_жd, используя которую, определить теплоту, передаваемую за 5 ч от горизонтальной трубы диаметром 10 мм и длиной 4 м к воде с температурой 40 °С. Температура поверхности трубы равна 60°С.