ДЗ 2: Лучистый теплообмен вариант 48

УСЛОВИЕ ЗАДАНИЯ
По горизонтальному стальному трубопроводу длиной l , внутренний и
наружный диаметры которого d1 и d2 соответственно, движется вода со средней
скоростью wж1 (рис. 1) и температурой tж1 .На наружной поверхности
трубопровода нанесен слой тепловой изоляции из каменной ваты. Трубопровод охлаждается посредством естественной конвекции сухим воздухом с температурой tж2.
Определить:
− наружный диаметр изоляции d3 , мм, при котором средний линейный
тепловой поток теплопередачи не превысит допустимое значение ql ;
− линейный коэффициент теплопередачи от воды к воздуху kl , Вт/(м∙К);
− температуру наружной поверхности стального трубопровода tст2 , ºС;
− температуру наружной поверхности теплоизоляции tст3 , ºС.
При решении задачи принять следующие упрощающие допущения:
− течение воды в трубопроводе является термически стабилизированным;
− между наружной поверхностью стального трубопровода и внутренней
поверхностью изоляции существует идеальный тепловой контакт;
− считать, что теплопроводность стальной трубы λтр = 50 Вт/(м∙К) и
изоляции из каменной ваты λиз = 0,045 Вт/(м∙К) не зависят от температуры.
Наружный диаметр изоляции точностью, чтобы погрешность в определении линейного теплового потока отличалась от заданной не более, чем на δq = 3 %.
Необходимые для выполнения задания данные приведены в таблице
исходных данных в соответствии с номером варианта.
Теплофизические свойства воды и воздуха представлены в таблицах
Приложения А.