Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г., страница 10

Представить это уравнение а форме зависимости между критериями подобия и в виде зависимости для коэффициента трения: 32 1 64 Еи=.— — а.—— йе |/ йе 3-5. По трубке диаметром с( — -!6 мм и длиной 1=2,1 и течет горячая вода, отдаюшая теплоту через стенку трубы среде, омывающей трубку снаружи. Расход воды через трубку 6=00091 кг/с; температура воды на входе 1„,=872'С; температура воды на выходе 1»к=-29' С; орел|як температура стен||и трубки 1, — 15,3' С.

Вычнслггть значеняя критериев Хи, йс и Ре, приняв в качестве определи|ошей те»пера| уры грелпсарпфмсгпчссну|а тсчпсратуру жидкости. Казффвцнспт тсплаотла и оп|есп| к ср|,|пей зри|аиста. чсской разности температур мегкду водой и степкой. Ответ Хи =-11,9; йе.= 1485; Ре = 4600, 3-6. Вычис'п|ть коэффициент теплоотдачи и число Хи для усков(((г задачи 3.5, если коэффипиент теплоотдачн отнести к средней ло. гарифмической разности температур между гкидкостью и стенкой.

Сряянить полученные значения с резулы атом задачи 3.5, Ответ ал.= 597 Вт/(мэ 'С); Хил -=!4,5. 3-7. Вычислить число Вйлера и коэффициент сопротивления трения для условий залачн 3-5, если перспад давления по длпне трубы бр=-5,88 Па, Еи = 2,82; $ — — 0,0431. 3-8. На воздушной модели парового котла, выполненной в масштабе 1/8 натуральной величины, производилось изучение теплаот. дачи конвекцней. Для первого газохода модели прн различных скоростях воздуха были получены следу|ошне значения коэффициента тсплоотдачн: 2,0 3,14 4,65 8,8 50,4 68,6 90,6 141 Средняя температура воздуха, проходящего через модель, 1»»=20'С.

Диаметр трубок модели с/»=12,5 мм. Козффиииент теплоотла |и и» пря обработке опытных данных был отнесен к средней арифметической разности температур между жидкостью н стенкой. !.!а основе данных, полученных на модели, найти формулу для расчета теплоотдачи нонвекцней в первом газоходе котла в виде за. внснмости Хи =1(йе). Ответ Решение 1)о данным, полученным на модели, зависимость для теплоотдачи пшсм в виде Хи=-Сйе". ам |/м шм '/м Число Хи„= — и число йеэ, -— — —, )" ж чж где при 1 . =20'С для воздуха )»»=0026 Вт/(м.'С) и ч» 15,06Х Х!0-" мк/с. Подставив соответствуюише значения в выражения для чисел Хи и йе, получим.

Хим = 0,48!ам', йе = 830 юм. Результаты вычисления чисел Хи„и йе» для соответствующих значений а» н и» сиедены в таблицу. мап»/с и, Вт/(»к "О! ~ Пем По'птиц данным строим зависимость Хи»=!(йе») в логарифми. веских координатах (рис. 3.2). По тангенсу угла наклона кривой к оси абсцисс определяем показатель степени л, а затем постоянную С: С=Хи„/йе„".

Получаем расчетную формулу Хи 0,15 йе'а", действительную в пределах !600~йе~7300. Вт/(мо.'С); >3 = 12 2.!Оз кВт. 1 ц == 44,4 3-10, 1! а э>,слсрпчш>тлльпой установке псслс>товлллс>. тсллоатдлчл прн поперечном лбтскашн> эдипа >ного цилиндра воздухом. В оезультлтс опытов получены >на>епня коэффициентов теплоотта>и ц, и а>, ВтДьР 'С),для двух 7,6 — цилнн~уов диаметром соотвстс>.

и ивино >= — 10 мм и г/>=20 мм при постоянной температуре /,,: =20' С 4/? »г и различных скоростях набегающего потока ш,м/с. Данные опытов приведены нн. же: 2,0 39,5 31,2 г/Т г,г ~,Ф З,б .>,8 !'лс. 3-2. К зздачс 3-8 ю, м/с. м,, Вт/(мэ 'С) а,„ Вт/(ма 'С) 5,0 10 10 71,2 106,5 !65,3 55,6 83,4 128 3-9. Определить колнчсстно теплоты, псрсдлплсмой от газон к степкам труб> псрпого газохода котла, результаты исследования которого были приведены п задаче 3-8, Гслн нэпсстпы следующие длниыс: средняя скорость газа к =--6 м/с; температуры дымовых гл»ол и; - лс и коппс первого: »зало,ш ка глл сао Гистл ос>ша /, > =-900' С и / и /, > —, 00" (;; тсчпсрл гура стенок труб /, —.-250'С; ллоишдь поверю ности ил> реп;> голозада />=500 >Р.

В к,> шстос опредсляюи>сй темпера:уры прина;ь грел»кла ариф> стнчсскую тсипсрат>ру /,, =0„>(/,, -/;.:>) Солгал л*>малых г>»оа> Роа -=- 0,13; /„„- 0,11; /и — О,?0 Отпет На основании полученных опытных значений коэффициентов теплоотдзчн найти обобщенную зависимость для расчета теплоотдачн п условиях естественной конвекцин, Учитывая, что критерий Рг длн воздуха в широком интервале температур остается практически погтоянным, зависимость искать в виде )>)и /(Ог).

1!рн обработке опытных данных в качестве определяющей темиерлтуры припять температуру воздуха вдали от поверхности трубы. Ответ Ки †. 0,4?Ог"'тз при б !О < Ог < 1,2 1О . ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ПРОДОЛЬНОМ ОБТЕКАНИИ ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 4-1. Тонкая пластнла длиной /о-— 2 м и шириной и=1,5 м обтекается продольным потоком воздуха (рис.

4.1). Скорость и температура избегающего патока равны соответственно ю>=3 м/с; /о=20 С Температура поверхности пластивы !> =90' С. Рис. 4-1 К 'задаче 4-!. Найти крптсрлальпую лависнмос» длл тс >лаогдз ш Ки, =- =СКе,"„Сравнить графики м>.=/>(и>) и м -=/>(ю) Ответ Кич, =- 0,18!(е,';,~-. Сралиеиис >рафиков показывал>, »а ирл а,ашльоиол скорости коэффициенты тсплоотдачн о>личают>ся примерно на 30"':Г,. В критернал> ной обработке зависимость Ни--/(!Тс) голучается одно>нзчпой для обоих цилиндров. 3-!!.

Исследование тепловых потер> с попсрхлостн горизонт шьных паролроводав в услош>ях сс>сствспиой'лтаивскиии провалилось на лаборзторнол установке, где н>мерення прои>водились на >оризонтальиой трубе диаметром >1=.30 мм. Опыты проводились прн различныт температурах сгенки трубы. При этом были получены следующие зллчспия коэффпцие>гш тсплоотлачн: и, Вт/(мз 'С) .. .. 11,?5 12,34 Г 12,8? 13,34 13,75 /с *С . . . .

. .. 2!О 250 290 330 370 Температура окружаюитего воздуха !м адзан от поверхности трубы оставалась постоянной и равной 30' С. 58 Опрс.>сш>и средний по длине пластины коэффициент теплоатдлчн и каличсс>во теплоты, отдаваемой пластиной воздуху, Ответ >х = 4,87 Вт/(ь>а.'С)1 >3 = 2050 Вт. Реи>ение .'(лн ва>духа при Г>=20'С ч — 15,06 1О-' мЧс; =-2,59 10 -' Вт,'(м "С); Рг —.О?03. Число Рещюльдса юо /о 3.2 Лс — — — — = .= 3,98 !Оа < 5 10аа, т !5,06 10 — а а1о Ии = —; д шо !о йе = —, ч ' '!асто лал практических расчетоа принимают крню>чоскоо аиачоаае числа Разиольдса Еанр 1 14'. следовательно, режим течения в пограничном слое ламннарный, В этих условиях среднял по длине теплоотдача может быть рассчитана по формуле [4] Ни = 0,6?Де':- Рг"л, (4-1) глс 01 1 02. 4,66 , 6,58 7,73 5,65 1,0 14,7 2,44 0,5 10,4 3,45 х,'1о бл, мм а„,, Вт (мз.'С) Рнс.

4-2. К задаче 4-2. [4-2) )чц =- 0,335йех Рг'з, х//о а„Вт/(м "С): воздух вода ба, мм: воздух вода 0,2 0,1 0,5 1,0 (4.3) 39,9 3420 56,4 4820 17,8 1520 25,1 2150 0,635 0,366 0,895 0,516 1,15 1,42 0,822 60 61 а физические свойства выбираютсл по температуре набегающего по>ока 1о. В рассматриваемом слу ше ь!ц =- 0,67(3,98.10 )' (0,703)'з -- 375 и ко>ффпцнепг теплоотдачн 2,59 10-з с>: — — Кц — =- 375 = 4,87 Вт/(ма С), /о 2 Количество передавземой теплоты с обеих сторон пластины Я = =-а(/о — /о]Е -487 (90 — 20) 2.2 1,5=2050 Вт. 4-2. Вь>числить для условий задачи 4-! толщину гидродииамичсского пограничного слоя и значения местных коэффициентов теплоотдачи на различных расстоянинх от передней кромки пластины х=-0,1 /о.

'0,2/о> 0,5/о в 1,0 1о. Построить графин зависимости толщины гидрадинамическаго пограшщпого слоя ба н коэффициента теплоотдачн от относительного расстояния к//о Ответ Решение По условиям задачи 4-1 теплоотдача происходит в условиях ламнпарпого пограивчного слоя. Тошцннз ламинарного пограничного слоя и местный коэффициент теплоотдачи на расстоянии х от передней кромки пластины определяются по формулам !4, 12] 4,64х ба -— —— )' )се„ а,х шо " Хц„=-.

— н Ре„=— й ч Па расстоянии х=-0,1 1о н>о (0,1/о) 3 0,2 Ре„-. ' ' .= ' = 3,98 10"; ч 15,06.10-а 4,64 0,2 бл — — ' ==. 4,66 10.-з м; )У'3,98 10 Кнх - 0,335(3 98'10>) (О 703) '' — 59 5: , 2,59 10. з' а, —.-. Кн,— —: 59,5 =- 7,73 Вт/(ь>э 'С), 0,2 Аналогичным образом рассчитываюгся искомые значения величин прн других атношеннлх х/1,.

Результаты расчетов приведены в таблице, помещенной в ответе к задаче, и на рнс. 4-2. 4-3. Тонкая пластина длиной /о= 125 мм обтекается продольным потоком жидкости. Температура набегающего патона /о=20' С. Вычислить нритическую длину хрр, предельную толщину ламннарного пограничного слоя бо,чр, значения местных коэффициентов тсплоотдачн н толщину ламинарного аограничного слоя на расстояниях х=0,1 1о! 0,2 1о! 0,5 1о и 1,0 1о от передней кромки пластины.

о Р,г (>,4 Р,б Р,В глр Расчет пропзвестн для двух случаев: а) пластина обтекастсл воздухом прн скорости набегзющего потока шо=-10 м/с; б) пластина обтекается водой при шо=2 м/с. Прн расчете принять )!еочр =5 10'. Ответ При обтекании воздухом х„р-— 0 75 м, бо,р- — 493 мм; прн обтекании водой «чр — 0,25 м, ба,ар=!,65 мм. 4-4. Вычислить для условий задачи 4-3 значения среднего коэффициента теплоотдачи и теплово~о потока ца 1 м пласт»ны 4> для воздуха я воды, если температура поверхности пластины 1о =50' С. Ответ Прп обтекание воздухом а=35,7 ВтПм"С); д> =-279 Вт/м; прн обтекании водой а=3050 Вт/(мзлС); 4> =-2,3 10' Вт/и. 4-5. Тонкая константановая лента сечением О,!)45 мм нагревася электрическим токам силой 1=20 Л. Электрическое сопротивление 1 м ленты /т> = 1,0 Ом/м.

Лс.па обтскзется продаю,ныч потакал> возы. Скорость и темисрптурз пзбспиашсго патака ш„-ОЗ м,с и 1,: —.10" С Оарсдслип, температуру лссспк из )гзссзанинп 25 и 200 мм ат передней кромки. Ответ Прн х=25 мм !с 35,2'С; при х=200 мм 1, 81,6'С. 4-6. Г!лоскан пластина длиной 1=1 м обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока воздуха шо=-80 м)с н 1о=!0' С.

Перед пластиной установлена турбулизнруюшая рсшеткз, вследствие чего движение в пограничном слое иа всей длине пластины турбулентное. Вычислит~ среднее значение коэффициес)та тсплоотдачи с по. исрхпости пластины и значение местного коэффициента тсплоотдачи иа зпднсй кромке. Вычислить также толщину гидродипамичсскаго пограничного слоя на задней кромке плас~ины Ответ Средний ссоэфф>сцссссп тсилоатдзчи а::202 В>7(м"-.'С), Значение местного коэффициента теплоотдачн при х=-)о а 1 = !57,5 Вт)(моХ Х"С); толщина гидродииамнческосо пограии шаго слоя прн х-=1о б,= !6,5 мм. Решение Г!ри тсчперат>рс избегаю иста нато:ш Г; .