Материал: Жданов-18.70

где i=1, 2, 3, ..., n;

n – число отдельных слоев в стенке;

δ_i – толщина каждого слоя стенки, м;

λ_i – коэффициент теплопроводности каждого слоя стенки, Вт/(м∙К).

Для расчета плотности теплового потока через плоскую стенку можно использовать следующие формулы [3, 7]:

q	1	t	1	t	ст				;		(2.3)
					1
q	2	t ст			t		2			;			(2.4)
			2
q k		t 1		t2				,			(2.5)

где α₁ и α₂ – коэффициенты теплоотдачи со стороны горячей и холодной жид-костей, омывающих стенку, Вт/(м²∙К);

t₁ и t₂ – температура горячей и холодной жидкостей, омывающих стенку, ^oC;

t₁^ст и t^ст₂ – температура поверхностей стенки со стороны горячей и холод-ной жидкостей, ^oC;

11. – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К),

31

k			1					.
		1	n			1
							(2.6)
				i
		1	i 1i		2

Если коэффициент теплопроводности материала λ задан линейной зави-симостью от температуры, то его значение для плоской и цилиндрической сте-нок следует брать при температуре

t	ср	0,5(t	ст	t ст ) .	(2.7)
			1	2

Задача № 5

Для определения среднего коэффициента теплоотдачи конвекцией при

обтекании пластины воздухом рекомендуются следующие критериальные

уравнения [7, 9]:

а) при ламинарном режиме течения в пограничном слое (Re < 5∙105):

Nu ж

0,57 Re0,5ж ;

(2.8)

б) при турбулентном режиме течения в пограничном слое (Re > 5∙10⁵):

Nu ж 0, 032 Re0,8ж .

(2.9)

Определяющим линейным размером в указанных критериальных уравне-ниях является расстояние от передней кромки пластины (в рассматриваемой за-даче – продольный размер).

Задачи № 6 и 7

Для нахождения среднего коэффициента теплоотдачи при течении жид-кости в трубах используют следующие критериальные уравнения [3, 7]:

а) при развитом турбулентном режиме течения (Re >104) и l/d >50:

Nu	ж	0, 022 Re 0,8	Pr 0,43	(Pr / Pr )0,25	;	(2.10)
		ж	ж	жст

б) при ламинарном режиме течения:

32

Nu	ж	1, 4(Re	ж	d / l) 0,4 Pr 0,38	(Pr	/ Pr )0,25 .	(2.11)
				ж	ж	ст

Индексы «ж» и «ст» означают, что физические параметры жидкости от-несены соответственно к средней температуре жидкости и стенки.

Задача № 8

Для нахождения коэффициента теплоотдачи конвекцией в условиях сво-бодного движения воздуха около горизонтальной трубы следует использовать критериальное уравнение:

Nu	ж	0, 47 Gr0,35 .	(2.12)
		ж

Тепловой поток излучением может быть найден по закону Стефана – Больцмана:

		4				Тв	4
Qл	С0		Т ст				F ,	(2.13)
		100			100

где С₀ = 5,67 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²∙К); F – площадь поверхности излучения, м²;

• – интегральная степень черноты поверхности. Коэффициент теплоотдачи излучением

л		Qл	.	(2.14)
	(tст	tв )F

Задачи № 9 – 11

См. соответствующие пояснения к задачам № 1 – 4.

Задача № 12

33

Среднее значение критерия Нуссельта при поперечном обтекании газами коридорного пучка труб определяется (при Re >4∙10⁵) по критериальному урав-нению [3]:

Nu ж 0,177 Re0,64ж Сz .

(2.15)

Задачи № 13, 14

Для решения задач следует воспользоваться уравнением теплового балан-са, выражающим линейную плотность теплового потока q_l, Вт/м:

q _l I ² r t _ст t _в d , (2.16)

где I – ток, А;

r – активное электрическое сопротивление, Ом/м.

Задачи № 15 – 20

Задачи, связанные с тепловым расчетом рекуперативных теплообменни-ков, решаются на основе использования уравнения теплового баланса [7]