Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
4 4.25. Проверить, справедливо ли выражение (4.57) для расчета среднего числа Нуссельта при обтекании плоской пластины длиной L? Для локального числа Нуссельта использовать формулу (4.30) при ламинарном режиме течения и формулу (4.55) при турбулентном режиме. Критическое значение числа Рейнольдса принять равным 5•1O5.
4.26. Коэффициент трения при обтекании обогреваемой поверхности воздухом, имеющим среднюю температуру 4O0C и скорость 20 м/с, составляет 0,075. Определить средний коэффициент конвективной теплоотдачи от поверхности.
4.27. Число Стантона St определяется по формуле St = Nu/Re Pr. Выразить St через свойства жидкости, коэффициент теплоотдачи и скорость жидкости.
4.28. Тело с площадью поверхности 0,55 м2 нагрето до HO0C Его обтекает вода с температурой 1O0C и скоростью 5 м/с. Сила сопротивления тела составляет 4,0 Н. Рассчитать тепловой поток от тела.
4.29. Плоский электрический нагреватель с площадью поверхности 0,1 м2 имеет поддерживаемую постоянной температуру поверхности 800C Нагреватель обогревает газ СОг, имеющий исходную'температуру 1O0C и обтекающий поверхность нагревателя со скоростью 20 м/с. При силе сопротивления нагревателя 0,2 H рассчитать мощность нагревателя в ваттах.
4.30. Измерения на теле/ помещенном'в аэродинамической трубе, показали, что сила сопротивления трения, приложенная к телу, составляет 100 Н. Площадь поверхности тела 0,8 м2, а его температура 2000C Температура набегающего воздуха 3O0C, а его скорость 35" м/с. Вычислить средний коэффициент теплоотдачи и общее количество тепла, отдаваемого телом.
4.3Г. Блок с электронным "оборудованием для измерения физических свойств воды погружен позади судна. При скорости судна 24 м/с натяжение кабеля, удерживающего блок, составляет 370 Н. Блок с измерительной аппаратурой имеет площадь поверхности 3 м2и потребляет мощность 8500 Вт. Вычислить температуру поверхности блока, если. температура окружающей его воды равна Г5°С/
4.32. Температуру смешения, или среднюю температуру, жидкости -движущейся по трубе, определяют гипотетически путем сбора жидкости из трубы и адиабатического её 'перемешивания" до достижения постоянной температуры.
/а) Показать, что средняя температура'жидкости при ее течении со ско-ррстью.и(.г) в трубе с внутренним радиусом rw равна - . -
- - - • - .....Ч
....... \ р (г) ср (г) и (r)J (г) г dr .
^ 9(r)cp(r)u(r)rdr
Конвективный теплообмен 221
б) Показать, что при постоянных физических свойствах жидкости это выражение можно упростить и свести к виду
гш
^ u(r)T(r)rdr
г=0_
rw
^ и (г) г dr
г=0
в) Показать, что для течения с постоянным профилем скоростей (и = const) зависимость для Тт может быть упрощена до выражения
W
Tm = ^j- \ T(r)rdrt
г=0
в котором А — площадь поперечного сечения трубы.
4.33. Рассчитать среднюю температуру жидкости, имеющей постоянные "физические свойства и движущейся по трубе диаметром 6 см; при изменении ее температуры по радиусу по закону
T - 50 _ /jr\2 100 V 3 ) '
где Т — в градусах Цельсия, а г — в сантиметрах. Принять равномерный профиль скоростей и использовать результаты, приведенные в задаче 4.32.
4.34. В трубе диаметром 1 см имеет место полностью развитое ламинарное течение насыщенной жидкости — фреона-12. Изотермическая стенка трубы имеет температуру O0C Средняя температура фреона 20°С. Определить теплоотдачу от фреона в случае, когда длина трубы 1,7 м.
4.35. Моторное масло со средней температурой 1000C удаляется из двигателя через трубку диаметром 5 мм, температура стенок которой 40°С. Для полностью развитого ламинарного течения рассчитать коэффициент конвективной теплоотдачи масла и тепловой поток от масла на 1 м длины трубы.
4.36. Двуокись углерода движется по каналу с треугольным поперечным сечением. Изотермическая стенка канала имеет температуру 20°С, а средняя температура СОг равна 12O0C Длина каждой стороны канала 1,2 см. Рассчитать тепловой поток на единицу длины канала в осевом направлении для случая полностью развитого ламинарного течения.
4.37. Вода течет по прямоугольному каналу сечением 10X4 мм. Средняя температура воды 10°С, течение является ламинарным и полностью развитым. Рассчитать коэффициент конвективной теплоотдачи воды в случаях: а) постоянной температуры стенок канала; б) постоянной плотности теплового потока в направлении течения и постоянной температуры стенок канала в заданном поперечном сечении; в) постоянной плотности теплового потока по всей поверхности канала.
4.38. Азот со средней температурой 4O0C при атмосферном давлении движется в гладкой трубе внутренним диаметром 15 см и длиной 20 м. Массовый расход N2 составляет 120 г/с. Температура поверхности трубы поддерживается постоянной и равной 100°С. Определить: а) коэффициент поверхностного трения; б) перепад давлений на всей длине трубы; в) коэффициент конвективной теплоотдачи к азоту; г) тепловой поток к N2 от поверхности стенок трубы.
4.39. Коэффициент трения при течении в круглой трубе водяного пара, поступающего в нее при атмосферном давлении, составляет 0,02. Диаметр
