Домашнее задание 23(TMO)

Домашнее задание № 2

1. Гладкая плита шириной а = 1 м и длиной l = 1,2 м обдувается воздухом со скоростью w = 18 м/с. Определить средний коэффициент теплоотдачи и полный тепловой поток Q, плотность теплового потока q в центре пластины,

если T_ж = 100 ^оС и T_c = 60 ^оС.

2. Пластина обтекается водой со скоростью w = 5 м/с и температурой T_ж = 20 ^оС. Температура пластины T_c = 40 ^оС. Длина пластины l = 3 м, ширина а = 0,5 м. Определить средний коэффициент теплоотдачи и тепловой поток Q от пластины к воде.

3. Горизонтальная изотермическая пластина длиной l обтекается водой. Число Re_l = 10⁵. Во сколько раз отличаются коэффициенты теплообмена в конце пластины и на расстоянии 0,1l от передней кромки.

1. Модель вала изготовлена из материала с _м = 27,2 Вт/(мК), с_м = 4 кДж/(кгК), _м = 510 кг/м³. Модель помещена в нагреватель. После 22,4 мин нагрева производится измерение температур в модели, по этим замерам определяется распределение температуры в образце (стальном вале) – после 2 ч нагрева его в печи. Стальной вал с коэффициентом теплопроводности  = 45 Вт/(мК) имеет диаметр d = 400 мм, коэффициент температуропроводности а = 1110^-6 м²/с, а коэффициент теплоотдачи в печи  = 110 Вт/(м²К). Найти диаметр модели и коэффициент теплоотдачи в нагревателе.

2. При ламинарном течении жидкости по прямой круглой трубе постоянного сечения на достаточно большом расстоянии от входа падение давления на участке трубы длиной l определяется уравнением , Н/м², где  - коэффициент динамической вязкости, Нсек/м², V - объемный расход, м³/ч; d - диаметр трубы, м. Представить это уравнение в форме зависимости между критериями подобия и в виде зависимости Eu = f(Re) и  = f(Re), где - коэффициент сопротивления,

Eu - число Эйлера, характеризующее соотношение сил давления и инерции

.

3. По трубке диаметром d = 16 мм и длиной l = 2,1 м течет горячая вода, отдающая тепло через стенку трубы среде, омывающей трубку снаружи. Расход воды через трубку G = 32,7 кГ/ч; температура воды на входе Т_ж1 = 87,2 ^оС, температура воды на выходе Т_ж2 = 29 ^оС, средняя температура стенки трубки Т_с = 15,3 ^оС. Вычислить значения критериев подобия Nu, Re и Pe, приняв в качестве определяющей температуры среднеарифметическую температуру жидкости. Коэффициент теплоотдачи отнести к средней арифметической разности температур между водой и стенкой.

Домашнее задание № 3

1. Через трубу диаметром d = 50 мм и длиной l = 3 м со скоростью w = 0,8 м/с протекает вода. Определить коэффициент теплоотдачи, если средняя температура воды Т_ж = 50 ^оС, а температура стенки Т_c = 70 ^оС. Как изменится значение коэффициента теплоотдачи, если труба изогнута в виде змеевика диаметром D = 600 мм.

Ответ:  = 3909 Вт/(м²^оС).

2. Определить коэффициент теплоотдачи в поперечном потоке воды для трубки d = 20 мм, если температура воды Т_ж = 20 ^оС, температура поверхности трубки Т_с = 40 ^оС и скорость w = 0,5 м/с. Как изменится коэффициент теплоотдачи, если скорость воды увеличить в 2 раза?

Ответ: 4800 Вт/(м²^оС).

3. Определить средний коэффициент теплообмена к воздуху при поперечном обтекании пучка труб в воздухоподогревателе. Расположение труб в пучке шахматное с поперечным шагом s₁ = 1,5d и продольным шагом s₂ = 1,2d. Наружный диаметр труб d = 27 мм. Скорость воздуха в самом узком сечении w = 18 м/с, средняя температура воздуха T_ж = 120 ^оС. Число рядов п = 10.

Ответ: = 160,4 Вт/(м²^оС).

4. Определить передачу теплоты при свободной конвекции от вертикального голого трубопровода диаметром d = 120 мм и высотой h =6 м к воздуху. Температура стенки Т_c = 523 ^оК, а температура воздуха Т_ж = 293 ^оК.

Ответ: 5880,8 Вт.

5. В узкой щели между стенками имеющими на поверхности температуры 160 и 60 ^оС, циркулирует вода. Водяная прослойка в щели имеет толщину 25 мм. Найти плотность теплового потока между стенками. Как изменится эквивалентный коэффициент теплопроводности, если толщину щели уменьшить в 2 раза.

Ответ: q = 63,1 кВт/м².