Тема: «Определение коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи»

Тема: «Определение коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи»

Задача №2. 3

Рукавная линия диаметром d поперечно обдувается воздухом со скоростью ω _в.Температура воздуха t_в. По рукавной линии со скоростью ω _ж движется вода, температура которой на входе в рукавную линию t'_ж. рассчитать максимальную длину рукавной линии из условия, чтобы температура на выходе из рукавной линии была t''_ж ≥ 1⁰С. Толщина стенки рукавной линии δ = 4 мм. Эквивалентный коэффициент теплопроводности материала рукава принять λ = 0, 115 Вт/(м∙ К).

Максимальная длина рукавной линии

l = Q/kπ d_ср(t_ж – t_в),

где Q – количество теплоты, отдаваемое водой воздуху в единицу времени, Вт (равно изменению энтальпии воды ∆ J);

∆ Ј = С_жG_ж(t'_ж – t" _ж),

С_ж – теплоемкость воды, Дж/(кг∙ К);

G_ж= π d²ω _жρ _ж/4 – массовая подача подача воды по рукаву, кг/с;

k – коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, Вт/(м²∙ К); t_ж = (t'_ж+ t" _ж)/2 – средняя температура воды, ⁰С; t_в – температура воздуха, ⁰С; d_ср= d + δ – средний диаметр рукава, м.

где ρ _ж – плотность воды, кг/м³

k = 1/(1/α ₁ + δ /λ + 1/α ₂),

где α ₁– коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности рукава, Вт/(м²∙ К); α ₂ – коэффициент теплоотдачи от поверхности рукава к воздуху, Вт/(м²∙ К).

Значение α ₁ рассчитывают по одной из следующих формул:

;

Вид формулы зависит от величины комплекса ω _жd/ν _ж = Re, называемого числом Рейнольдса. Если Re> 10⁴, то коэффициент теплоотдачи находят из формулы, которую можно представить так:

Значения параметров воды λ _ж, С_ж, ρ _ж, ν _жвыписать из приложения при средней температуре воды. Значения параметров воздуха λ _в, С_в, ρ _в, ν _ввыписать из приложения при температуре воздуха. В указанных формулах для условий данной задачи сомножитель (Рr_ж/Pr_с)¹^/4 ≈ 1, и поэтому не учитывается.

Алгоритм решения задачи

1. Выпишите значения: кинематического коэффициента вязкости, коэффициентов теплопроводности, удельной изобарной теплоемкости, плотности воды и воздуха.

2. Рассчитайте число Рейнольдса при движении воды в рукаве. Установите режим движения. Подберите формулу для расчета коэффициента теплоотдачи от воды к стенке рукава.

3. Рассчитайте число Рейнольдса при поперечном обтекании рукава воздухом. Установите вид движения. Выберите формулу для расчета коэффициента теплоотдачи от поверхности рукава к воздуху.

4. Рассчитайте коэффициент теплоотдачи от воды, движущейся по рукаву, к воздуху.

5. Рассчитайте величину допустимого уменьшения энтальпии воды при движении в рукаве.

6. Рассчитайте максимальную длину рукавной линии при соблюдении условия допустимого уменьшения энтальпии воды.

12 Следующая ⇒