6. Конвекция

♦ конвективный теплообмен, свободная и вынужденная конвекция, влияние режима течения теплоносителя, закон Ньютона-Рихмана, коэффициент теплоотдачи.

♦ основные параметры конвективного теплообмена: определяющий размер, эквивалентный диаметр каналов, средняя температура и средняя скорость течения теплоносителя, влияние начального участка труб.

♦ критерии подобия, обобщённое уравнение конвективного теплообмена.

♦ уравнения подобия для расчета коэффициента теплоотдачи в различных задачах конвективного теплообмена.

Задачи

1. Плоская пластина длиной l = 2 м и шириной b = 1,0 м, имеющая температуру t_с = 50 °С, омывается с обеих сторон продольным потоком воздуха, скорость и температура которого соответственно равны υ = 3 м/с и t_ж = 10 °С. Физические параметры воздуха при этой температуре: ν = 14,16 ∙10^-6 м²/с; λ = 2,51 ∙10^-2 Вт/(м·К) и a = 20,0∙10^-6 м²/с. Определить средний коэффициент теплоотдачи α_cp и количество тепла Q, отдаваемое пластиной потоку воздуха за 1 с.

2. Температура поверхности вертикальной стенки высотой 3 м равна 10 °С. Температура воздуха в помещении 20 °С. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке.

17. По трубопроводу с внутренним диаметром d=150 мм проходит воздух, нагретый до температуры Т_ж=100 ⁰С. Определить значение коэффициента теплоотдачи, если скорость воздуха в трубопроводе υ = 10 м/с. При Т_ж=100 ⁰С λ_ж= 0,0321 Вт/м К; ν_ж= 23,13∙10^-6 м²/с.

18. Найти коэффициент теплоотдачи для 8-рядного коридорного пучка, если диаметр труб d = 40 мм, средняя температура воздуха t_ж=300⁰С, средняя скорость воздуха υ =10 м/с, угол атаки ψ= 60⁰.

19. Найти коэффициент теплоотдачи в поперечном потоке воздуха для отдельно взятой трубы диаметром 20 мм, если t_ж= 30 ⁰С и скорость воздуха 5 м/с.

20. Определить коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании трубы, диаметр которой 25 мм, если температура воздуха t_ж=20 ⁰С и скорость υ_ж= 5 м/с.

21. По трубопроводу с внутренним диаметром d = 50 мм протекает вода со скоростью υ = 0,8 м/с при средней температуре t_ж=50 ⁰С. Температура стенки трубы t_с=65 ⁰С. Определить потери тепла с поверхности 1 метра трубы.

22. Определить коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней стенке трубы диаметром 17 мм, если температура стенки t_с= 30 ⁰С, а температура воды в трубе t_ж= 60 ⁰С. Скорость воды υ = 0,5 м/с.

23. Тонкая пластина длиной l₀= 125 мм обтекается продольным потоком жидкости. Температура набегающего потока t_ж= 20 ⁰С. Температура поверхности пластины t_с= 50 ⁰С. Вычислить значения среднего коэффициента теплоотдачи и теплового потока с 1 метра пластины для двух случаев: 1) пластина обтекается воздухом при скорости 10 м/с; 2) пластина обтекается водой со скоростью 2 м/с.