23 Конвективный теплообмен
23.21 Труба наружным диаметром d и температурой t1 омывается свободным потоком воздуха с температурой t2. Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воздуху и теплопотери трубы на длине 1 м. Значения d, t1, t2 приведены в табл. 9.6. Табл. 5 физических свойств воздуха приведена в прил. 1.
Таблица 9.6 — Исходные данные
| Вариант | d, мм | t2, ºС | t1, ºС |
| 0 | 40 | 20 | 60 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: ДВГУПС
23.22 Определить конвективный тепловой поток от воды к трубе бойлера, если диаметр трубы 105 мм, температура трубы 10 ºС, температура воды 80 ºС, скорость движения воды υ=1,2 м/c.
23.23 Определить погонный тепловой поток от горизонтально расположенной трубы длиной 1 м, охлаждаемой свободным потоком воздуха. Температура стенки трубы tc=210 ºC, температура воздуха в помещении tв=25 ºС, а диаметр трубы d=240 мм. Лучистым теплообменом пренебречь.
Как изменится этот поток, если трубу расположить вертикально?
23.24 Воздух с начальной температурой t’в=35 ºС поступает для охлаждения в теплообменник, состоящий из пучка шахматно расположенных латунных трубок наружным диаметром d=10 мм. Шаг трубок S1/d=S2/d=1,4. Обтекание трубок воздухом поперечное. Площадь расчетного живого сечения для прохода воздуха Fв=0,013 м². По трубкам циркулирует охлаждающий теплоноситель, обеспечивая среднюю температуру наружной поверхности трубок tст=15 ºС. Какую поверхность охлаждения должен иметь теплообменник, чтобы охладить воздух до t“в=25 ºС в количестве G=0,11 кг/c при атмосферном давлении? Поправку на число рядов не учитывать (εz=1).
23.25 Определить линейную плотность теплового потока для трубки парового котла (λТ=40 Вт/(м·К)), если внутренний диаметр паропровода dвн, мм, наружный — dнар, мм. Наружная сторона трубки омывается дымовыми газами с температурой tж1, ºС, а внутри трубок движется вода с температурой tж2, ºС. Снаружи трубка покрыта слоем сажи (λс=0,07 Вт/(м·К)) толщиной 1,5 мм, а с внутренней стороны – слоем накипи (λн=0,15 Вт/(м·К)) толщиной 2,5 мм. Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке трубки α1, Вт/(м²·К), а со стороны воды — α2, Вт/(м²·К).
Определить также температуры на поверхностях трубки, сажи и накипи. Как изменится линейная плотность теплового потока для «чистой» трубки (без сажи и накипи) при прочих неизменных условиях.
Изобразить график изменения температуры по толщине слоёв стенки трубки, сажи и накипи и в пограничных слоях (график выполнить в масштабе).
Исходные данные принять по табл. 1.5 в соответствии с Вашим вариантом задания.
Таблица 1.5
| Вариант 03 | |||||
| dвн, мм | dнар, мм | tж1, ºС | tж2, ºС | α1, Вт/(м2·К) | α2, Вт/(м2·К) |
| 35 | 42 | 900 | 300 | 320 | 4000 |
23.26 Трансформаторное масло с температурой 40ºС нагревается в маслонагревателе трубами с температурой на поверхности 110ºС и наружным диаметром 30 мм. Определить тепловой поток от труб к маслу, если поверхность нагрева 15 м².
Ответ: Q = 173,3 кВт.
Учебник: Авчухов В.В. Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена Москва 1986.pdf
23.27 По трубе с внутренним диаметром d=50 мм течет вода со средней скоростью ω. Средняя температура воды tж, температура стенки трубы tст постоянна. Определить среднее значение коэффициента теплоотдачи и количество передаваемого в единицу времени тепла (линейную плотность теплового потока, Вт/м), если относительная длина трубы l/d=100.
| Номер варианта | ω, м/c | tж, ºС | tст, ºС |
| 0 | 0,4 | 70 | 100 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: МИИТ
Все задачи из: Драбкина Е.В. Основы теплотехники МИИТ 2012
23.28 (Вариант 01) Определить средний коэффициент теплоотдачи и тепловой поток к стенке трубы, в которой при давлении р=1·105 Па протекает воздух, если известны диаметр трубы d, длина трубы l, массовый расход воздуха G, средняя температура воздуха tвоз и средняя температура стенки трубы tс. Определить, во сколько раз изменяется коэффициент теплоотдачи:
а) при увеличении скорости протекания воздуха в трубе в два раза;
б) при уменьшении диаметра трубы в два раза.
Таблица 4 – Исходные данные
| d, мм | l, м | G, кг/c | tс, ºС | tвоз, ºС |
| 100 | 8,5 | 0,14 | 150 | 340 |
23.29 Пассажирский вагон имеет площадь ограждения кузова F=225 м². Приведенный коэффициент теплопередачи через ограждение вагона с учетом инфильтрации воздуха k=2,5 Вт/(м²·К).
Какова будет средняя температура воздуха в вагоне при температуре воздуха tн, если отопительная система вагона имеет суммарную площадь теплообменной поверхности F=25 м², если ее температура tСТ?
Средний коэффициент теплоотдачи от теплообменной поверхности системы отопления к воздуху α=12 Вт/(м²·К).
Суммарная мощность дополнительных источников внутреннего тепловыделения в вагоне Qвн.в=2,8 кВт.
Таблица 5 – Числовые данные к задачам
| Последняя цифра шифра | tн, ºС | tСТ1, ºС |
| 0 | +5 | 40 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: ИрГУПС
23.30 Определить количество теплоты, отдаваемой горизонтальной плитой, обращенной вверх, если размеры плиты 1×0,5 м, температура плиты 60 ºС температура окружающего воздуха 20 ºС.
ВУЗ: СГУГиТ
Все задачи из: Основы теплотехники СГУГиТ Новосибирск 2020
