23 Конвективный теплообмен
23.11 Определить потери теплоты в единицу времени с горизонтально (или вертикально) расположенной цилиндрической трубы диаметром d и длиной 2,5 м в окружающую среду, если температура стенки трубы tc, а температура воздуха tв. Данные для расчета выбрать из табл. 7 в соответствии с номером зачетки (шифра).
Для определения коэффициента теплоотдачи использовать критериальные уравнения теплоотдачи при поперечном обтекании. Теплофизические параметры воздуха рассчитывать с использованием линейной интерполяции по температуре. Лучистым теплообменом пренебречь.
Таблица 7
| Вариант 55 | ||||
| tc, ºС | tв, ºС | d, мм | Ориентация труб |
Вид конвекции |
| 200 | 10 | 210 | вертикальная | смешанная (0,05 м/c) |
23.12 Для отопления гаража используют трубу, по которой протекает горячая вода. Рассчитать конвективный коэффициент теплоотдачи и конвективный тепловой поток от трубы к воздуху в гараже, если наружный диаметр и длина трубы соответственно равны dн и l. Температура поверхности трубы tc, при этом температура воздуха в гараже должна составлять tв. Данные для расчета принять по табл. 2.1. Теплофизические свойства воздуха определить по табл. 2.2.
Таблица 2.1 – Данные к задаче №2
| Вариант | dн, м | l, м | tc, ºС | tв, ºС |
| 1 | 0,10 | 10 | 70 | 15 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.
Все задачи из: Ненишев А.С. Иванов А.Л. Теплотехника СибАДИ 2009
23.13 Изолированный горизонтальный трубопровод проложен на открытом воздухе, температура которого tж. Температура наружной поверхности изоляции равна tст, наружный диаметр изоляции равен d.
Определить коэффициент теплоотдачи и тепловые потери с 1 м длины трубопровода. Во сколько раз возрастут тепловые потери, если трубопровод будет обдуваться поперечным потоком воздуха со скоростью ω?
Данные для решения приведены в таблице 14.
Таблица 14
| Вариант | d, мм | tж, ºС | tст, ºС | ω, м/c |
| 00 | 100 | -35 | 40 | 5 |
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.
ВУЗ: КемТИПП
Все задачи из: Архипова Л.М. Теплотехника КемТИПП Кемерово 2014
23.14 Плоская пластина длиной l=1 м обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока воздуха ω0=80 м/c и t0=10 ºС. Перед пластиной установлена турбулизирующая решетка. вследствие чего движение в пограничном слое на всей длине пластины турбулентное.
Вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи с поверхности пластины и значение местного коэффициента теплоотдачи на задней кромке. Вычислить также толщину гидродинамического пограничного слоями на задней кромке пластины
Ответ: α=202 Вт/(м²·К), αх=l0=157,5 Вт/(м²·К), δт=0,0165 м.
Учебник: Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче Москва «Энергия» 1980.pdf
23.15 (Вариант 3) Определить тепловой поток, характеризующий конвективную теплоотдачу к струе жидкости, протекающей по каналу длиной 3 м. Обосновать выбор расчётного уравнения, применяемого при решении задачи.
Исходные данные принять по таблице 9 в соответствии с Вашим вариантом задания.
Таблица 9 – Варианты к задаче 3
| Температура стенок трубы, ºС | 30 |
| Средняя температура жидкости, ºС | 20 |
| Род жидкости | Вода |
| Средняя скорость потока, м/c | 5 |
| Размер канала, мм |  а=35b=45 |
ВУЗ: УГТУ
23.16 (Вариант 3) Определить тепловые потери за счёт свободной конвекции воздуха около боковой поверхности теплообменника-подогревателя питательной воды, установленного на тепловой электрической станции. Высота подогревателя – h, диаметр подогревателя — d. Температура поверхности подогревателя составляет tП, температура окружающего воздуха составляет tВ.
Исходные данные принять по таблице 10 в соответствии с Вашим вариантом задания.
Таблица 10 – Варианты к задаче 4
| Диаметр подогревателя, d, м | 1,5 |
| Высота подогревателя, h, м | — |
| Температура на поверхности подогревателя, tП, ºС | 65 |
| Температура окружающего воздуха, tВ, ºС | 22 |
ВУЗ: УГТУ
23.17 КОНВЕКЦИЯ И ИЗЛУЧЕНИЕ. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Сравнить значение коэффициентов теплоотдачи при поперечном обтекании трубки диаметром 8 мм водой и маслом МС. Сравнение произвести при одинаковых скоростях и средних температурах жидкостей, равных соответственно 2 м/с и 70 ºС при температуре поверхности трубы 90 ºС. Определить также, как изменяется значение коэффициентов теплоотдачи для воды и масла, если при тех же средней температуре жидкость и температурном напоре производиться охлаждение жидкости (температура жидкости 70 ºС и температура поверхности стенки 50 ºС).
23.18 КОНВЕКЦИЯ И ИЗЛУЧЕНИЕ. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
В вертикальной трубе квадратного сечения движется снизу вверх воздух. Определить: режим движения — ламинарный или турбулентный; коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенам трубы, если средняя скорость воздуха 1,0 м/c, температура воздуха на входе 150 ºС, на выходе 50 ºС, и средняя температура стенки 40 ºС.
23.19 Плоская горизонтальная щель толщиной δ заполнена жидкостью. Температура верхней стенки щели tc1, а нижней tc2. Определить плотность теплового потока через щель. Как изменится плотность потока, если температура нижней стенки — tc1, а верхней — tc2.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | tc1, ºС | tc2, ºС | δ, мм | жидкость |
| а | 80 | 20 | 20 | Трансформаторное масло |
23.20 По горизонтально расположенной стальной трубе λ=20 Вт/(м·К) со скоростью ω течет вода, имеющая температуру tв. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого tвоз, а давление 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α1 и α2 соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху, коэффициент теплопередачи k и тепловой поток ql, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр равен d1, внешний d2. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 15.
Указание. Для определения α2 принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t2, равной температуре воды.
Таблица 15 — Исходные данные
| Вариант 08 | ||||
| tв, ºС | 10·ω, м/с | tвоз, ºС | d1 | d2 |
| мм | ||||
| 210 | 4,4 | 18 | 190 | 210 |
