Задание 3

_{По стальному трубопроводу (1=50,2 Вт/мК), расположенному горизонтально, в неподвижном воздухе с температурой t2, движется М килограммов воды в час. Температура воды на входе в трубу t1, длина трубы l, внутренний диаметр трубы dв, наружный трубы dн. Трубопровод покрыт тепловой изоляцией из асбеста (1= 0,116 Вт/(мК)).}

_{Определить отводимое водой количество теплоты, температуру наружной стенки трубы, внешней поверхности тепловой изоляции и толщину тепловой изоляции, при которой температура воды не понизится более чем на t1= 5C.}

_{Данные, необходимые для решения задачи, следует выбрать из таблицы 3.}

_{Таблица 3}

Предпоследняя цифра шифра	t1, C	t2, C	M, кг/ч	Последняя цифра шифра	l, м	dв, мм	dн, мм
0	105	20	1000	0	100	50	57
1	110	25	1010	1	105	52	59
2	120	30	1020	2	110	54	61
3	130	35	1030	3	115	56	63
4	140	40	1040	4	120	58	65
5	160	50	1050	5	125	60	67
6	100	25	990	6	95	48	55
7	95	20	980	7	90	46	53
8	90	15	970	8	85	44	51
9	85	10	960	9	80	42	49

_{Литература: [1], § 27.1-27.3, 29.1-29.2; [2], § 24.2, 24.3, 26.5, 27.2-27.5, 27.10., или [3], стр. 433-435.}

_{Контрольные вопросы}

1. _{Каковы различия в изменении теплопотерь при изоляции плоских и цилиндрических стенок? При каком условии изоляция будет работать эффективно?}

2. _{Что характеризует коэффициент теплоотдачи, его размерность и каковы основные факторы, оказывающие влияние на его изменение?}

_{Методические указания}

_{В задаче рассматривается теплообмен при свободной и вынужденной конвекции в горизонтально и вертикально расположенных трубах. Режим движения жидкости при вынужденной конвекции определяется по числу Рейнольдса (Re), при свободном движении – по произведению чисел Грасгофа и Прандтля (Gr Pr).}

_{Количество теплоты, отданное водой массой М в секунду, определяется по перепаду температуры воды, при этом изобарная теплоемкость для воды определяется из П. «Б» или из таблицы II учебника [7] по средней температуреводы, которая определяется по формуле:}

_{, (2)}

где .

_{При определении температуры наружной трубы необходимо задаться температурой внутренней стенки, близкой к температуре воды, и методом последовательных приближений найти ее истинное значение. Следует отметить, что при определении температур стенки трубы и изоляции тепловой поток учитывают на 1 м длины трубы, т.е.}

_{По определяющей температуре (средней температуре воды и средней температуре воздуха и внешней поверхности трубы) из таблиц физических свойств теплоносителей определяют физические константы для воды (П. «Б») и для воздуха (П. «В») и по ним вычисляют критерии подобия Re, Gr, Pr.}

_{В заключение необходимо выполнить проверку правильности выбора наружного диаметра изоляции, которым задаются при определении температуры внешней поверхности тепловой изоляции.}