Процессы и аппараты пищевых производств

Задание 1 
 

     1)Тепло  горячей воды, движущейся внутри  круглой горизонтальной трубы,  передается воздуху, омывающему  трубу по наружной поверхности  свободным потоком.

     Требуется определить коэффициенты теплоотдачи  водой внутренней поверхности трубы  и наружной поверхности воздуху, а также коэффициент теплопередачи  от воды к воздуху, отнесенный к 1 м длины трубы и её диаметрам.

     Для расчета принять:

Внутренний  диаметр трубы d₁= 40 мм,

Толщину стенки трубы δ=3мм

Длину трубы l=2,5м

Материал  трубы - латунь

Средняя температура воды t₁=55⁰С

Средняя скорость воды v=2м/с

Температура воздуха, окружающего трубу t₂=15⁰С 
 

Для определения  режимов движения воды находим критерий Рейнольдса:

= _-4=16736,

Где ν – коэффициент кинематической вязкости воды

Поскольку ⁴,режим движения устойчивый турбулентный и поэтому для определения коэффициента теплоотдачи водой внутренней поверхности трубы используется уравнение   (1)

Находим величины входящие в эту формулу,

=16736^0,8=2392

Для температуры 50⁰ находим

=3,54

Поэтому =3,54^0,43=1,7

Отношение = =62

И поправка =1,0

Средняя температура внутренней поверхности  трубы, приблизительно составит t _cт1=49,94

Для которой  _ст=3,55

Отношение

^0,21= ^0,21=1,0 
 

Подставляя  все найденные значения в (1),получим 

=85,4

Коэффициент теплопроводности воды при температуре 50⁰ равен  

λ =0,648

 

Коэффициент теплоотдачи водой внутренней поверхности  трубы составляет 

= =1383

Количество переданное водой, равно  

       =1383 =22

Это тепло  вследствие теплопроводности проходит и через стенку трубы, поэтому  температура наружной поверхности  трубы составит

T _cт = t _cт1- =49,94- =49,93⁰

Для определения  коэффициента теплоотдачи наружной поверхностью трубы воздуху используется формула  ^0,21      (2)

Критерий  Гросгофа будет

Где В= = =0,0025

Коэффициент объемного расширения воздуха

D³₂=0,036³=0,000047м³

_ст-t₂=34,93⁰

Коэффициент объемного расширения воздуха

=15,06 ^{-6   2}

Поэтому   =2,7 ⁴

Gr^0,21=(2,7 ⁴)^0,21=22,94 

Подставляя  в (2),получим 

=10,8

Коэффициент теплопроводности воздуха 

=0,648

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью трубы воздуху составляет ₂= = =7,75

Используя это значение, найдем

=7,75 =76,5

Коэффициент теплопередачи от воздуха к воздуху  равен

= =0,270

Количество  тепла Q можно определить по уравнению теплопередачи