КР,ТЕРМОДИНАМИКА,В09,2022. Задача 1 2 Расчёт цикла двигателя внутреннего сгорания (двс) 7 Задача 2 7 Стационарная теплопроводность 19 Задача 3 19

• Название: Задача 1 2 Расчёт цикла двигателя внутреннего сгорания (двс) 7 Задача 2 7 Стационарная теплопроводность 19 Задача 3 19
• Дата: 10.04.2022
• Размер: 1.34 Mb.
• Имя файла: КР,ТЕРМОДИНАМИКА,В09,2022.docx
• Тип: Задача; #460241
• страница: 5 из 10

Вынужденная конвекция

Задача № 5

Рукавная линия с внутренним диаметром поперечно обдувается ветром со скоростью . Температура воздуха t₂. По рукавной линии с расходом G₁ движется вода, температура которой на входе в рукавную ли­нию . Рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, что температура воды на выходе из рукавной линии была бы . Толщина стенки рукавной линии δ=2 мм. Эквивалентный коэффициент теплопро­водности материала рукава λ = 0,6 Вт/(м·К).

Данные, необходимые для расчетов, приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1

Предпоследняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
G1, кг/с	10	15	20	5	10	15	20	5	10	15
t1’ , ºС	6	5	4	6	5	4	3	8	7	6
d, мм	89	66	89	66	77	89	77	77	66	77
Последняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
w2 , м/с	15	14	13	12	11	10	11	12	13	14
t2, ºС	-20	-25	-30	-35	-40	-35	-30	-25	-20	-15

Решение:

Максимальная длина рукавной линий определяется по формуле:
(1)
где Q - тепловой поток, отдаваемый водой воздуху, Вт;

k- коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, Вт/(м2·К);

t₁ - средняя температура воды в рукаве, °С;

t₂ - температура воздуха, °С;

d_ср- средний диаметр рукава, м.

Определяем среднюю температуру воды в рукаве

;

Значения теплофизических характеристик воды λ₁, c_p1, ρ₁, v₁, Рr₁ вы­писать из приложения [2] при средней температуре воды t₁.

: Вт/(м∙К); м²/с; кДж/(кг·К); кг/м³; .

Значения параметров воздуха λ₂, v₂, Рr₂ выписываем из таблиц по температуре воздуха t₂.

: Вт/(м∙К); м²/с; кДж/(кг·К); кг/м³; .

Определяем средний диаметр рукава

.

Тепловой поток определяем по формуле:
₍₂₎
где с_р1- теплоемкость воды, Дж/(кг·К).

Подставляя числовые значения в (2) находим значение теплового потока



Коэффициент теплопередачи k определяем по уравнению:
(3)
где - коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней поверхности рукава, Вт/(м²·К);

- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности рукава к воздуху, Вт/(м^2·К),

Величина рассчитываем следующим образом:



Значение числа рассчитывается по уравнениям подобия в зависимости от величины числа Рейнольдса:



Так как , то режим движения – турбулентный.

Для определения среднего коэффициента теплоотдачи при развитом турбулентном движении может быть использована формула [1]:
. (4)
В указанном выше уравнении для условий данной задачи сомножитель и поэтому, в дальнейших формулах он не учитывается.

Значение числа



Определяем величину



Величина рассчитывается аналогичным образом:



где , м

Значение числа рассчитывается по уравнениям подобия в зависимости от величины Рейнольдса:



Так как , то режим движения – турбулентный.

Значение числа рассчитываем по следующему уравнению



Тогда, величина



Коэффициент теплопередачи k определяем по уравнению (3):



Определяем максимальную длину рукавной линии по формуле (1):



Ответ: 1170 м.