Задачи для самостоятельного решения. 2.1 Плоская пластина длиной l0 =1 м обтекается продольным потоком воздуха

2.1 Плоская пластина длиной l₀ =1 м обтекается продольным потоком воздуха. Скорость набегающего потока W₀ = 80 м/с и температура t₀ =10°C. Перед пластиной установлена турбулизирующая решетка, вследствие чего движение в пограничном слое на протяжении всей пластины устанавливается турбулентным. Вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи на пластине и сравнить его с местным значением коэффициента теплоотдачи на задней кромке пластины. Вычислить также толщину гидродинамического пограничного слоя на задней кромке пластины.

2.2 Плоская пластина обтекается продольным потоком воздуха. Скорость и температура набегающего потока равны соответственно W₀ = 6 м/с и t₀ =20°C. Вычислить количество тепла, отдаваемое воздуху, при условии, что температура поверхности пластины t_W =80°C, а ее размер вдоль потока b = 0,9 м.

2.3 Теплообменный аппарат выполнен из п = 30 параллельно включенных прямых труб диаметром d = 12 мм и длиной l=2,2 м, внутри которых движется греющая воды. Общий расход воды G = 2,4×10⁴ кг/ч. Температура воды на входе в трубы t_f1=90°C. Определить количество тепла, отдаваемое водой, если температура внутренней поверхности труб t_W =50°C.

2.4 По трубе диаметром d =38 мм протекает вода со скоростью W = 9 м/с. Температура внутренней поверхности трубы поддерживается равной t_W =50°C, и движущаяся по трубе вода нагревается от температуры на входе t_f1=16°C до t_f2=24°C. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки к воде и длину трубы.

2.5 По каналу квадратного сечения, сторона которого а = 10 мм и длина
l=1600 мм, протекает вода со скоростью W = 4 м/с. Вычислить коэффициент теплоотдачи от стенки канала к воде, если средняя по длине температура воды
t_f =40°C, а температура внутренней поверхности канала t_W =90°C.

2.6 Медный шинопроводкруглого сечения диаметром d =15 мм охлаждается поперечным потоком сухого воздуха. Скорость и средняя температура воздуха равны соответственно W = 1 м/с и t_f =20°C. Вычислить коэффициент теплоотдачи от поверхности шинопровода к воздуху и допустимую силу тока в шинопроводе при условии, что температура его поверхности не должна превышать t_W =80°C. Удельное сопротивление меди r =0,0175Ом×мм²/м.

2.7 Цилиндрическая трубка с наружным диаметром d =20 мм охлаждается поперечным потоком воды. Скорость потока W = 1 м/с. Средняя температура воды t_f =10°C и температура поверхности трубки t_W =50°C. Определить коэффициент теплоотдачи от поверхности трубки к охлаждающей воде.

2.8 По трубе диаметром d =14 мм и длиной l =900 мм течет ртуть со скоростью W = 2,5 м/с. Средняя температура ртути t_f =250°C. Определить коэффициент теплоотдачи от ртути к стенке трубы, плотность теплового потока и количество тепла, передаваемого в единицу времени, при условии, что средняя температура стенки t_W =150°C. Физические параметры ртути при t_f =250°C: n_f = 7,55×10^-8 м²/с,
l_f =11,05 Вт/м×град, Pr_f =1,235×10^-2.

2.9 Крыло сверхзвукового самолета имеет ромбовидный профиль с острым углом ромба 2b = 20°C и хордой b = 1 м. Определить удельные тепловые потоки аэродинамического нагрева в точках A и B профиля (Рисунок 2.23), если в данный момент температура в этих точках t_W =163°C, высота полета Н =20 км, скорость
М_Н =2,5 и угол атаки крыла y = 0°.

Рисунок 2.23

2.10 В противоточный водоводяной теплообменник, имеющий поверхность нагрева F =2 м², греющая вода поступает с температурой t¢_f1=85°C, ее расход G₁=2000 кг/ч. Расход нагреваемой воды G₂=1500 кг/ч, и ее температура на входе в теплообменник t¢_f2=25°C. Определить количество передаваемого тепла и конечные температуры теплоносителей, если известно, что коэффициент теплопередачи от нагретой к холодной воде К =13900 Вт/м²×град.

2.11 Определить коэффициент теплоотдачи от вертикальной плиты высотой h = 2 м к окружающему спокойному воздуху, если известно, что температура поверхности плиты t_W =100°C, температура окружающего воздуха вдали от поверхности t_f =20°C.