23 Конвективный теплообмен

23.101 Определить потери теплоты за 1 час с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если известны наружный диаметр d трубы, температура стенки трубы tст и температура воздуха tв в помещении (табл. 4).

Таблица 4

Сумма двух последних цифр шифра d, мм tст, °C tв, °C
0 90 42 -8

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18.

Методические указания.pdf


23.102 Электрошина сечением 100×10 мм² и удельным сопротивлением ρ, установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого tж. При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать 70 ºС. Вычислить коэффициент теплоотдачи α, величину теплового потока, теряемую в окружающую среду, если длина электрошины l, и допустимую силу тока. Данные, необходимые для решения задачи выбрать из таблицы 8.5.Электрошина сечением 100×10 мм² и удельным сопротивлением ρ, установленная на ребро, охлаждается свободным потоком воздуха, температура которого tж. При установившейся электрической нагрузке температура электрошины не должна превышать 70 ºС. Вычислить коэффициент теплоотдачи α, величину теплового потока, теряемую в окружающую среду, если длина электрошины l, и допустимую силу тока.Таблица 8.5

Вариант tж, ºС ρ, Ом·мм²/м l, м
00 10 0,0283 1

Ответить на вопросы:

1. Дайте определение свободной конвекции.

2. Что такое определяющие и определяемые числа подобия, уравнение подобия?

3. Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи, от чего он зависит?

Ответ:  коэффициент теплоотдачи для вертикальной поверхности составляет α1=13,1 Вт/(м²·К), коэффициент теплоотдачи для горизонтальной поверхности составляет α2=15,3 Вт/(м²·К), величина теплового потока, теряемого в окружающую среду Q = 177 Вт, допустимая сила тока I = 2501 А.

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методические указания 2018 года.pdf


23.103 Определить количество теплоты, отдаваемой при течении воды в горизонтальной трубе диаметром 40 мм, если скорость воды 0,1 м/c, температура воды 60ºС, температура стенки 40ºС, длина трубы 2 м.


23.104 Определить количество теплоты, отдаваемой от горизонтального цилиндра диаметром 20 мм и длиной 2 м к окружающему воздуху, если температура поверхности цилиндра 200 ºС, а температура воздуха 15 ºС.


23.105 Определить количество теплоты, отдаваемой при течении воды в горизонтальной трубе диаметром 30 мм, если скорость воды 0,1 м/c, температура воды 60ºС, температура стенки 30ºС, длина трубы 2 м.

Методические указания.pdf


23.106 Определить количество теплоты, отдаваемой от горизонтального цилиндра диаметром 20 мм и длиной 2 м к окружающему воздуху, если температура поверхности цилиндра 200 ºС, а температура воздуха 20 ºС.


23.107 Определить потери теплоты за 1 час с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если известны наружный диаметр d трубы, температура стенки трубы tст и температура воздуха tв в помещении.

Контрольный вопрос. Какими основными критериями подобия определяется конвективная теплоотдача и каков физический смысл этих критериев?

Таблица 5

d, мм tст, ºС tв, ºС
70 130 28


23.108 Определить потери теплоты в единицу времени с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если температура стенки трубы tc, температура воздуха в помещении tв, а диаметр трубы d. Степень черноты трубы εс = 0,9. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 2.

Таблица 2

Вариант d, мм tс, °C tв, °C
00 220 150 15

Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.

Методические указания.pdf

ВУЗ: КГУ


23.109 Определить требуемые значения кинематического коэффициента вязкости νм и скорости течения жидкости ωм в модели, в которой исследуется теплообмен при вынужденной конвекции. Коэффициент температуропроводности жидкости в модели ам = 0,8·10-6 м²/c. В образце, представляющем собой канал с эквивалентным диаметром d0, протекает воздух со средней скоростью ω0. Определяющая температура воздуха t0, давление р0 = 0,3 МПа. Геометрические размеры модели в шесть раз меньше размеров образца.

Таблица 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

Предпоследняя цифра

учебного шифра

ω0, м/c t0, °С d0, мм
1 10 80 100

Варианты задачи: 234567890.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ


23.110 Определить значение коэффициента теплоотдачи при течении воздуха по цилиндрической трубе диаметром d = 40 мм. Средняя температура воздуха tв, давление р = 0,3 МПа, расход G. Относительная длина трубы l/d > 50.

Таблица 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

Предпоследняя цифра учебного шифра tв, °С G, кг/ч
1 60 25

Варианты задачи: 234567890.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ