Теплотехника. Задача 4. Задача 26. 89. 22 (Тема Теплопередача через цилиндрическую стенку)

• Название: Задача 26. 89. 22 (Тема Теплопередача через цилиндрическую стенку)
• Анкор: Теплотехника
• Дата: 09.01.2023
• Размер: 122 Kb.
• Имя файла: Задача 4.doc
• Тип: Задача; #878951

ЗАДАЧА 26.89.22
(Тема «Теплопередача через цилиндрическую стенку»)
Внутри трубы с внутренним диаметром и толщиной стенки движется горячая вода со скоростью , имеющая среднюю температуру . На внутренней поверхности трубы имеется слой накипи толщиной .

Наружная поверхность покрыта слоем материала толщиной с известным коэффициентом теплопроводности и находится в поперечном потоке воздуха, обтекающем трубу со средней скоростью и имеющем температуру .

Известна степень черноты наружной поверхности .

Определить: 1. Температуры на внутренней и наружной поверхностях трубы, а также температуры внешнего покрытия со стороны воздуха.

2. Суммарную линейную плотность теплового потока (тепловые потери с 1 м длины), передаваемого в воздух за счет конвекции и за счет излучения с помощью критериальных уравнений.

Коэффициенты теплопроводности материала стенки трубы, воды, воздуха, а также все другие необходимые теплофизические параметры выбрать по справочным данным при средней температуре без учета температурной зависимости.
Таблица 1

Вторая цифра номера варианта
2	0,2	70	5	1,2	0,65

Таблица 2

Первая цифра номера варианта	Материал трубы
2	сталь	40	3	1,5	40	0,10

Решение
Средняя температура:

(1)


Теплофизические свойства воды при :

- коэффициент кинематической вязкости: ;

- коэффициент теплопроводности: ;

- число Прандтля: ;

Внутренний диаметр трубы:

(2)


Критерий Рейнольдса:

(3)


следовательно, в трубе имеет место ламинарный режим течения
В этих условиях средний по длине трубы коэффициент теплоотдачи следует определять по формуле М. А. Михеева:

(4)

Полагая , имеем:


тогда коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы

(5)


Теплофизические свойства воздуха при :

- коэффициент кинематической вязкости: ;

- коэффициент теплопроводности: ;

- число Прандтля: .
Наружный диаметр трубы:

(6)


Наружный диаметр трубы, покрытой слоем материала:

(7)


Критерий Рейнольдса:

(8)



Зависимость для вычисления среднего коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании горизонтальной трубы воздухом при имеет вид:

(9)


Конвективный коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху:

(10)



Коэффициент теплопередачи:

(11)

где - коэффициент теплопроводности накипи (справочные данные), ;

- коэффициент теплопроводности стали (справочные данные), ;



Линейная плотность теплового потока за счет конвекции:

(12)


Температура на внутренней поверхности слоя накипи:

(13)


Температура на внутренней поверхности стенки трубопровода:

(14)


Температура на наружной поверхности стенки трубопровода:

(15)




Температура внешнего покрытия трубопровода:

(16)



Линейная плотность теплового потока, передаваемого излучением:

(17)

где - коэффициент излучения абсолютно черного тела;


Суммарная линейная плотность теплового потока:

(18)