Задача 2. Конвективный теплообмен при вынужденном продольном обтекании плоской поверхности

Плоская пластина обтекается продольным потоком жидкости (газа) со скоростью . Температура набегающего потока . Задана температура поверхности пластины . Найти:

1. Критическую координату точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный;

2. Толщины динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности;

3. Значения местных коэффициентов теплоотдачи на различных расстояниях от передней кромки пластины;

4. Средние коэффициенты теплоотдачи для участков с различными режимами течения;

5. Построить графики , , .

1. Вычисление критической координаты точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный

Определим теплофизические параметры ТМ при температуре :

Вычислим число Рейнольдса:

Критическое число Рейнольдса:

Т.к. , то режим течения в пограничном слое на конце пластины - турбулентный.

Вычислим координату точки перехода ламинарного течения в пограничном слое в турбулентное:

2. Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв на различных расстояниях от передней кромки поверхности

2.1. Расчёт ламинарного режима течения

2.1.1. Вычисление толщин динамического и теплового пограничных слоёв, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек

Для точки вычислим:

Для других точек ламинарного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу.

2.1.2. Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока

2.2. Расчёт турбулентного режима течения

2.2.1. Вычисление толщины динамического пограничного слоя, а также коэффициентов теплоотдачи для различных точек

Для точки вычислим:

Для других точек турбулентного режима течения вычисления производим по этим же формулам, результаты записываем в таблицу

2.2.2. Вычисление среднего коэффициента теплоотдачи и плотности теплового потока

2.3. Результаты вычислений

	Ламинарный	Турбулентный
	0.2	0.4	0.6	0.74	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0	2.2
	2.72	5.44	8.16	10.06	13.60	16.31	19.03	21.75	24.47	27.18	29.90
	0.0056	0.008	0.0097	0.0110	0.0348	0.0403	0.0455	0.0507	0.0557	0.0606	0.0654
	0.0011	0.0015	0.0019	0.0021	0.0348	0.0403	0.0455	0.0507	0.0557	0.0606	0.0654
	355.11	502.2	615.06	683.06	4040.37	4674.83	5288.38	5884.6	6466.04	7034.68	7592.04
	179.15	126.68	103.43	93.14	407.67	393.08	381.14	371.1	362.46	354.90	348.20

Построение графиков по результатам вычислений.

Задача 3. Теплообмен излучением между газом и твёрдой ограждающей поверхностью

Вычислить плотность теплового потока, обусловленного излучением от дымовых газов к поверхности газохода сечением . Состав газа задан. Общее давление газа . Средняя температура газа в газоходе . Средняя температура поверхности газохода . Газоход изготовлен из чугуна шероховатого.

Вычислить:

плотность теплового потока, обусловленного излучением от дымовых газов к поверхности газохода;

условный коэффициент теплоотдачи излучением.

Примечание: степень черноты газов определить двумя методами

а)– с помощью номограмм;

б) – по формуле.

Степень черноты чугуна шероховатого:

Вычислим приведённую степень черноты чугуна шероховатого:

Эффективная толщина излучающего слоя:

Парциальные давления двуокиси углерода и водяного пара:

Первый метод (с использованием диаграмм)

Произведение парциального давления на двуокиси углерода и водяного пара на длину луча:

По номограммам (рис.4,5)определяем степени черноты двуокиси углерода и водяного пара при :

По номограмме определяем поправочный коэффициент (поправочный коэффициент, учитывающий неподчинение поведения водяного пара закону Бугера – Бэра(рис.6.)) на парциальное давление для водяного пара:

Степень черноты газовой смеси:

По номограммам определяем степени черноты двуокиси углерода и водяного пара по температуре стенки :

Поглощательная способность газовой смеси:

Плотность теплового потока:

Второй метод (аналитический)

Суммарные коэффициенты ослабления:

Суммарное парциальное давления водяного пара и двуокиси углерода:

Степень черноты газовой смеси:

Поглощательная способность газовой смеси:

Плотность теплового потока: