TT.4 Глава шестая. Краснощёков
Теплоотдача при вынужденном поперечном обтекании цилиндра и пучка труб
Часть задач есть решенные, контакты
6-1. Медный шинопровод круглого сечения диаметром d = 15 мм охлаждается поперечным потоком сухого воздуха (рис. 6-1). Скорость и температура набегающего потока воздуха равны соответственно: ω = 1 м/с; tж = 20°С.
Вычислить коэффициент теплоотдачи от поверхности шинопровода к воздуху и допустимую силу тока в шинопроводе при условии, что температура его поверхности не должна превышать tc = 80°С.
Удельное электрическое сопротивление меди ρ = 0,0175 Ом · мм2/м.
6-2. Как изменятся коэффициент теплоотдачи от поверхности шинопровода и допустимая сила тока, если скорость набегающего потока воздуха уменьшится в 2 раза, а все другие условия останутся теми же, что в задаче 6-1?
Стоимость: 150 руб
6-3. Как изменятся коэффициент теплоотдачи от поверхности шинопровода и допустимая сила тока, если диаметр шинопровода уменьшить в 2 раза, а все другие условия оставить теми же, что и в задаче 6-1.
Стоимость: 150 руб
6-4. Водяной калориметр, имеющий форму трубки с наружным диаметром d = 15 мм помещен в поперечный поток воздуха. Воздух имеет скорость ω = 2 м/с, направленную под углом 90° к оси калориметра, и среднюю температуру tж = 20° С. При стационарном тепловом режиме на внешней поверхности калориметра устанавливается постоянная средняя температура tс = 80°С.
Вычислить коэффициент теплоотдачи от трубки к воздуху и тепловой поток на единицу длины калориметра.
Стоимость: 90 руб
6-5. Как изменится коэффициент теплоотдачи в условиях задачи 6-4, если скорость воздуха увеличить в 2 и 4 раза?
6-6. Как изменится коэффициент теплоотдачи в условиях задачи 6-4, если воздух омывает трубку под углом атаки ψ = 60° (рис. 6-2), а все другие условия останутся без изменений?
6-7. Цилиндрическая трубка диаметром d = 20 мм охлаждается поперечным потоком води. Скорость потока ω = 1 м/с.
Средняя температура воды tж = 10°С и температура поверхности трубки tс = 50° С.
Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности трубки к охлаждающей воде.
6-8. Сравнить коэффициенты теплоотдачи от стенки трубы к воздуху:
а) при движении воздуха внутри длинной трубы внутренним диаметром dв = 50 мм;
б) при внешнем поперечном обтекании одиночной трубы наружным диаметром dн = 50 мм.
Сравнение произвести для скоростей ω = 5; 10; 20 и 50 м/с.
Среднюю температуру воздуха по всех случаях принять равной tж = 50°С.
6-9. Труба с внешним диаметром d = 25 мм охлаждается поперечным потоком трансформаторного масла. Скорость движения и средняя температура масла равны соответственно: ω = 1 м/с и tж = 20°С.
Определить, какую температуру поверхности трубы необходимо поддерживать, чтобы плотность теплового потока составляла q = 4,5 · 104 Вт/м2, и каково при этом будет значение коэффициента теплоотдачи.
6-10. Охлаждение трубы поперечным потоком трансформаторного масла осуществляется при тех же условиях, что и в задаче 6-9. Однако по условиям охлаждения необходимо, чтобы плотность тепловою потока на поверхности трубки не превышала 3,5 · 104 Вт/м2.
Какая при этом должна быть температура поверхности трубы и какое значение будет иметь коэффициент теплоотдачи?
Стоимость: 200 руб
6-11. Определить отношение коэффициентов теплоотдачи при поперечном обтекании одиночного цилиндра капельной жидкостью в условиях нагревания (αи) и охлаждения (α0х) жидкости.
Сравнение произвести при одинаковых скоростях, средних температурах жидкости и одинаковых температурных напорах.
6-12. Сравнить значение коэффициентов теплоотдачи при поперечном обтекании трубки диаметром d = 8 мм водой и маслом марки МС.
Сравнение произвести при одинаковых скоростях и средних температурах жидкостей, равных соответственно ω = 2 м/с и tж = 70°С, и при температуре поверхности трубки tс = 90°С.
Определить также, как изменятся значения коэффициентов теплоотдачи для воды п масла, если при тех же средней температуре жидкости и температурном напоре будет производиться охлаждение жидкости tж = 70°С и tс = 50°С).
Стоимость: 240 руб
6-13. Определить средний коэффициент теплоотдачи конвекцией от поперечного потока дымовых газов следующего объемного состава: = 0,11; = 0,13 и = 0,76 к стенкам труб котельного пучка. Трубы диаметром d = 80 мм расположены в шахматном порядке. Поперечный и продольный шаги труб равны соответственно: s1 = 2,5 d; s2 = 2d. Средняя скорость потока газов в узком сечении пучка ω = 10 м/с.
По направлению потока газа пучок состоит из четырех рядов труб с одинаковой поверхностью (рис. 6-4).
Температура газа перед пучком tж1 = 1100°С, за пучком tж2 = 900°С. Загрязнение поверхности труб не учитывать.
6-14. Как изменится среднее значение коэффициента теплоотдачи и пучке, если в условиях задачи 6-13 число рядов по ходу газов увеличить в 2, 3, 4 и 5 раз, а все другие данные оставить неизменными?
6-15. Воздухоподогреватель представляет собой шахматный пучок труб, который обтекается поперечным потоком воздуха. Диаметр труб d = 50 мм. Поперечный шаг s1 = 100 мм, продольный шаг s2 = 200 мм. Средние температуры потока воздуха и наружной поверхности труб в пучке равны соответственно: tж = 100°С и tс = 200°С.
Построить зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости
движения воздуха в узком сечении пучка. Интервал скоростей
взять в пределах от 5 до 20 м/с.
Число рядов по ходу газов n > 20 и влиянием на среднюю теплоотдачу первых двух рядов можно пренебречь.
6-16. Сравнить коэффициенты теплоотдачи для третьего ряда труб по ходу воздуха для двух воздухоподогревателей, конструктивно выполненных в виде трубных пучков с шахматным расположением труб. Оба пучка обтекаются поперечными потоками воздуха с одинаковой скоростью ω = 10 м/с и средней температурой потока tж = 100°С. Диаметры труб в пучках соответственно равны: d1 = 50 мм и d2 = 25 мм. Сравнение провести при одинаковом для обоих воздухоподогревателей отношении шагов s1/s2.
Стоимость: 180 руб
6-17. Сравнить коэффициент теплоотдачи третьего ряда труб воздушных подогревателей, рассмотренных в задаче 6-16, при условии, что шахматное расположение труб в них заменено коридорным.
Сравнение провести: а) при одинаковых для обоих подогревателей относительных шагах s1/d и s2/d; б) при одинаковых значениях поперечного и продольного шагов s1 и s2.
Стоимость: 210 руб
6-18. В теплообменнике шахматный лучок труб обтекается поперечным потоком трансформаторного масла. Внешний диаметр труб в пучке d = 20 мм. Поперечный шаг s1 = 2,5 d, продольный шаг s2 = 1,5 d. Средняя скорость в узком сечении пучка и средняя температура масла соответственно равны: ω = 0,6 м/с и tж = 40°С.
Найти коэффициент теплоотдачи от поверхности труб к маслу для третьего ряда труб пучка при условии, что температура поверхности труб tс = 90° С.
Вычисления произвести для двух случаев:
а) поток обтекает трубы под углом атаки ψ = 90°;
б) поток обтекает трубы под углом атаки ψ =60°.
6-19. Как изменится коэффициент теплоотдачи для третьего ряда труб в условиях задачи 6-18, если пучок труб будет обтекаться поперечным потоком воды, а все остальные условия останутся без изменений (d = 20 мм; ω = 0,6 м/с; tж = 40°С; tс = 90°С)?
Сравнение произвести при тех же углах атаки, т. е. при ψ = 90 и 60°.
Стоимость: 120 руб
6-20. Как изменится коэффициент теплоотдачи третьего ряда труб при поперечном обтекании шахматного пучка трансформаторным маслом и подои в условиях задач 6-18 и 6-19, если вместо нагревания будет происходить охлаждение жидкости при том же температурном напоре, что и в задаче 6-18, т. е. при средней температуре потока tж = 90°С и средней температуре стенки tс = 40°С? Остальные величины останутся без изменений (d = 20 мм; ω = 0,6м/с). Сравнение произвести для угла атаки ψ = 90°.
Стоимость: 180 руб
6-21. Сравнить значеная коэффициентов теплоотдачи при поперечном обтекании третьего ряда коридорного пучка труб (αк) и одиночной трубы (αтр) при изменении числа Rеж от 1 · 103 до 1 · 105.
Сравнение произвести при числе Рr = 1 для труб одного диаметра прн одинаковых температурах жидкости и поверхностей труб. Поправочный коэффициент εs принять равным 1.
Стоимость: 150 руб
6-22. Трубчатый воздухоподогреватель предполагается выполнить из труб диаметром d = 38 мм, расположенных в коридорном порядке с поперечным и продольным шагами s1 = s2 = 2,5 d. Число труб и одном ряду поперек потока выбрано m = 8, число рядов n = 6 (рис. 6-6).
Температуры воздуха, поступающего в подогреватель, tж1 = 20°С и на выходе из подогреватели tж2 = 80°С. Температура наружной поверхности труб задана и равна tс = 150°С.
Какой длины должны быть трубы, чтобы при скорости воздуха в узком сечении пучка ω = 10 м/с количество теплоты, передаваемой воздуху, составило Q = 125 кВт.
6-23. Какой длины необходимо будет выполнить трубы в условиях задачи 6-22, если коридорное расположение будет заменено шахматным и скорость в узком сечении пучка будет увеличена до 14 м/с? Все остальные условия оставить без изменений.
Стоимость: 180 руб
6-24. В теплообменнике шахматный пучок труб обтекается поперечным потоком натрия. Внешний диаметр труб d = 20 мм. Средняя скорость набегающего потока и средняя температура натрия соответственно равны: ω = 1 м/с, tж = 250°С.
Определить средний коэффициент теплоотдачи от труб к натрию и среднее значение плотности теплового потока на поверхности труб при условии, что средняя температура наружной поверхности труб tс = 256°С.
6-25. Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности труб к натрию в теплообменнике, рассмотренном в задаче 6-24, если скорость набегающего потока и средняя температура натрия соответственно равны: ω = 0,8 м/с; tж = 300°С. Найти также количество теплоты, воспринимаемой натрием, если средняя температура поверхности труб tс = 305°С и пучок состоит из n = 56 труб длиной l = 1 м.
Часть задач есть решенные, контакты