Найти средний коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании трубы воздухом, если диаметр трубы d=18 мм, температура воздуха принять tж=25...
Условие:
Найти средний коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании трубы воздухом, если диаметр трубы d=18 мм, температура воздуха принять tж=25 С и скорость газа (принять воздух) w=4 м/с.
Решение:
Для определения среднего коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании трубы воздухом, можно использовать формулу Нуссельта-Рейнольдса:
Nu = 0.023 * Re^0.8 * Pr^0.4
где Nu - число Нуссельта, Re - число Рейнольдса, Pr - число Прандтля.
Число Рейнольдса (Re) определяется как отношение инерционных сил к вязким силам и вычисляется по формуле:
Re = (ρ * w * d) / μ
где ρ - плотность воздуха, w - скорость воздуха, d - диаметр трубы, μ - динамическая вязкость воздуха.
Число Прандтля (Pr) определяется как отношение коэффициента теплопроводности к коэффициенту динамической вязкости и вычисляется по формуле:
Pr = μ * Cp / λ
где Cp - удельная теплоемкость при постоянном давлении, λ - коэффициент теплопроводности.
Для воздуха при температуре 25 °C значения можно взять следующие:
- плотность (ρ) = 1.184 кг/м³
- динамическая вязкость (μ) = 1.846 * 10^(-5) Па*с
- удельная теплоемкость при постоянном давлении (Cp) = 1005 Дж/(кг*К)
- коэффициент теплопроводности (λ) = 0.0257 Вт/(м*К)
Теперь можем вычислить числа Рейнольдса и Прандтля:
Re = (1.184 * 4 * 0.018) / (1.846 * 10^(-5)) ≈ 4.84 * 10^5 Pr = (1.846 * 10^(-5) * 1005) / 0.0257 ≈ 0.72
Подставим значения в формулу Нуссельта-Рейнольдса:
Nu = 0.023 * (4.84 * 10^5)^0.8 * 0.72^0.4 ≈ 101.6
Таким образом, средний коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании трубы воздухом составляет около 101.6.
