Задача 2.

Максимальная длина рукавной линии

l = Q/kπd_ср(t_ж – t_в),

где Q – количество теплоты, отдаваемое водой воздуху в единицу времени, Вт (равно изменению энтальпии воды ∆Y); k – коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, Вт/(м²∙К) ; t_ж = (t'_ж + t"_ж)/2 – средняя температура воды,⁰С; t_в – температура воздуха, ⁰С; d_ср = d + δ – средний диаметр рукава, м.

∆ Ј = С_жG_ж(t'_ж – t"_ж),

где С_ж – теплоемкость воды, Дж/(кг∙К); G_ж = πd²ω_жρ_ж/4 – массовая подача подача воды по рукаву, кг/с; ρ_ж – плотность воды, кг/м³

k = 1/(1/α₁ + δ/λ + 1/α₂),

где α₁ – коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности рукава, Вт/(м²∙К); α₂ – коэффициент теплоотдачи от поверхности рукава к воздуху, Вт/(м²∙К).

Значение α₁ рассчитывают по одной из следующих формул:

;

;

_.

Вид формулы зависит от величины комплекса ω_жd/ν_ж = Re, называемого числом Рейнольдса. Если Re>10⁴, то коэффициент теплоотдачи находят из формулы , которую можно представить так:

.

Значения параметров воды λ_ж, С_ж, ρ_ж, ν_ж выписать из приложения при средней температуре воды. Значения параметров воздуха λ_в, С_в, ρ_в, ν_в выписать из приложения при температуре воздуха. В указанных формулах для условий данной задачи сомножитель (Рr_ж/Pr_с)^1/4 ≈ 1, и поэтому не учитывается.

Алгоритм решения задачи

1. Выпишите значения: кинематического коэффициента вязкости, коэффициентов теплопроводности, удельной изобарной теплоемкости, плотности воды и воздуха.

2. Рассчитайте число Рейнольдса при движении воды в рукаве. Установите режим движения. Подберите формулу для расчета коэффициента теплоотдачи от воды к стенке рукава.

3. Рассчитайте число Рейнольдса при поперечном обтекании рукава воздухом. Установите вид движения. Выберите формулу для расчета коэффициента теплоотдачи от поверхности рукава к воздуху.

4. Рассчитайте коэффициент теплоотдачи от воды, движущейся по рукаву, к воздуху.

5. Рассчитайте величину допустимого уменьшения энтальпии воды при движении в рукаве.

6. Рассчитайте максимальную длину рукавной линии при соблюдении условия допустимого уменьшения энтальпии воды.