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: 6 из 10

Свободная конвекция

Задача № 6

Для подогрева воды выхлопными газами в цистерне пожарного автомобиля смонтирован горизонтальный трубопровод, наружный диаметр ко­торого d. Определить длину трубопровода, необходимую для компенсации тепловых потерь от воды через стенку цистерны в окружающую среду, ес­ли принять, что диаметр цистерны D, ее длина L, температура окружающе­го воздуха t_в, температура воды в цистерне t_ж, температура стенки трубо­провода t_c. Термическим сопротивлением стенки цистерны пренебречь, а температуру стенки принять равной температуре воды в цистерне. Данные, необходимые для расчетов, приведены в таблице 6.1

Таблица 6.1

Предпоследняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
d, мм	40	50	60	70	80	45	55	65	75	85
tс, ºС	15	14	16	15	17	13	15	17	19	18
tж, ºС	8	9	10	11	12	8	9	10	11	12
Последняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
D , м	1,5	1,75	2	1,75	1,5	1,75	2	2	1,5	1,75
L, м	2,5	3	3,5	4	3	3,5	4	3	3,5	2,5
tв, ºС	-20	-15	-20	-20	-15	-20	-20	-15	-20	-25

Решение:

Теплофизические характеристики воды λ_ж, v_ж, Рr_ж, β_ж выписываем из таблицы физических параметров воды [2] по температуре t_ж, а значение Рr_с - из этой же таблицы по температуре t_с.

: Вт/(м∙К); м²/с; ; .

Теплофизические характеристики воздуха λ_в, v_в, Рr_в выписываем из таблицы физических параметров воздуха [2] по температуре воздуха t_в.

Коэффициент объемного расширения .

: Вт/(м∙К); м²/с; ; .

Длина трубопровода определяется по следующей формуле:
(1)
где Q - тепловой поток, отдаваемый цистерной воздуху, Вт;

- коэффици­ент теплоотдачи от поверхности трубопровода к воде, Вт/(м²К).

Тепловой поток, отдаваемый цистерной:
₍₂₎
где - коэффици­ент теплоотдачи от цистерны к воздуху, Вт/(м²К);

F- площадь поверхности цистерны, м².



Величина коэффициента теплоотдачи α₂ может быть найдена так:



Значение числа Нуссельта при свободной конвекции около горизонтального цилиндра рассчитывается по уравнениям подобия (15.18), (15.19) [ 1 ] в зависимости от величины комплекса



Тогда, для расчета средних коэффициентов теплоотдачи при свободном движении около горизонтальных труб может быть использована формула



где ; - режим турбулентный при от 2·10⁷ до 10¹³.

Для газов сомножитель не учитывается.

Величина коэффициента теплоотдачи α₂



Величина коэффициента теплоотдачи от поверхности трубопровода к воде в цистерне рассчитывается аналогично:



Значение числа также рассчитывается по уравнениям подобия (15.18), (15.19) [1] в зависимости от величины комплекса:



Тогда, для расчета средних коэффициентов теплоотдачи при свободном движении около горизонтальных труб может быть использована формула (при )



Величина коэффициента теплоотдачи α₁



Тепловой поток, отдаваемый цистерной:



Определяем длину трубопровода по формуле (1):



Ответ: 10 м.