Л.И. Хейфец, Б.Н. Окунев - Определение коэффициента теплообмена, страница 4

Задачи для самостоятельного решения.1. Определить коэффициент теплообмена при нагревании заданной массы жидкости греющимпотоком с фиксированной температурой на входе в змеевик: T1(t)= T0117Указание: решить уравнение (3.15) с начальным условием (3.12). Сравнить ответ с решениемзадачи (4.1-4.5) приM1/M2→∞.Предложить способы экспериментального определениякоэффициента теплообмена.а) Определить коэффициент теплообмена при нагревании большого количества жидкости(например, проточный термостат) греющим потоком с фиксированной температурой на входе взмеевик.Указание: решить задачу и сравнить ответ с решением задачи (3.15), (3.12) при M2/M1→∞.

Используяформулу (3.14), предложить способы экспериментальноготеплообмена. Определить характерное время процесса.определениякоэффициентаб) Определить коэффициент теплообмена при нагревании заданной массы жидкости греющимпотоком с фиксированной температурой на входе в змеевик и большим расходом.Указание: решить задачу и сравнить ответ с решением задачи (3.15), (3.12) при Jg→∞. Определить характерное время процесса.∞, M1→5. ЛИТЕРАТУРАТихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М., Наука, 1981.Седов Л.И. Методы теории подобия и размерности в механике. М., Наука, 1987.Франк-Каменецкий Д.А.

Диффузия и теплопередача в химической кинетике. Изд. 2-е, М., Наука,1967.Берд Р., Стьюарт Б., Лайтфут Е.. Явления переноса. Пер. с англ. Под ред.Н.М. Жаворонкова. М., Химия, 1974.Таблица экспериментальных данныхt, секT1, 0СT2, 0Сt, секT1, 0СT2, 0С183.3. Оценка коэффициентов теплообмена.Чтобы количественно оценить коэффициенты теплообмена α1 и α2 или, что тоже самое,соответствующие критерии Нуссельта, следует проанализировать гидродинамическуюобстановку и свойства среды. Следует также вспомнить приведенные в разделе 2.2 соображенияо двух типах задач – внутренней и внешней.Внутренняя задача.

Оценить характер течения жидкости внутри трубки можно,вычислив значение числа Рейнольдса (2.5). В нашем случае диаметр трубки равен 0.7 см,скорость течения жидкости определяем прямым измерением, используя секундомер и мерныйцилиндр, вязкость жидкости следует взять из справочника (при этом следует иметь в виду, чтокритическое значение числа Рейнольдса зависит от формы змеевика). Для прямой трубкикритическое число Рейнольдса равно 2200.Имеется большое число исследований процесса теплообмена для внутренней задачи,результаты которых систематизированы в виде полуэмпирических формул. Для ламинарногорежима течения жидкости в трубке при Pe.d/L > 50 получено точное аналитическое выражение:19Nu = 1.615 (Re Pr d/L)1/3Для других случаев в литературе имеется много полуэмпирических формул типа (2.13).Приведем часто используемое соотношение для определения числа Нуссельта при течении втрубе в случае турбулентного режима (при Re>104):Nu ≅ 0.03 Re0.8 Pr0.43Внешняя задача.

Аналогичным образом следует оценить характер течения жидкости вобъеме термостата вокруг змеевика. Прежде всего, мы должны оценить характерную скоростьтечения жидкости и характерный масштаб области течения. В качестве характерного масштабапри вычислении числаNuследует выбрать характерный размер области, занимаемойжидкостью. В данном случае это размер термостата dT. Конструктивные особенностинагреваемого аппарата приводят нас к необходимости при вычислении числа Рейнольдсаоценивать скорость течения жидкости так же, как и во внутренней задаче, а в качествехарактерного размера брать величину dT.Для случая внешней задачи в литературе также имеется много формул типа (2.13).Приведем одну из них:Nu ≈0.9Re0.62 Pr0.33..