Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалів (стр. 6 из 15)
Nu = 0.023Re0,8 
Pr0.43 (2.12)
Рух теплоносія при обтіканні тіл
Поздовжнє обтікання пластини:
Nu=0.67Re0.5Pr0.33; (2.13)
Поперечне обтікання циліндра:
Nu = CRenPr0,38, (2,14,)
де С,n- константи, які залежать від величини критерію Рейнольда [3] (при Re =8…103: С=0,59, n=0.47; Re= 103…2
105: С=0,21; n=0.62).Емпіричні формули для наближеного розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі при конвективному теплообміні:
а) Турбулентний рух - рух газів з температурою 0,,, 10000С в трубі (каналі):
(Вт/ (м2К)), (2.15)де
- швидкість потоку, приведена до нормальних умов 
;d- діаметр труби або приведений діаметр каналу. м;
б) Рух газів перпендикулярно до плоскої стінки:
, (Вт/м2К)), (2.16)де p- густина газів (кг/м3).
в) Обтікання газом грудок матеріалу (форма - кулі):
Re <150 …. нерухомі шари:
, (Вт/м2К)), (2.17)де λc- коефіцієнт теплопровідності газів (Вт (мК),
d- діаметр частинок (грудок), (м);
при Re = 150….30
103 - нерухомі, також рухомі в потоці газів кульки: 
, (Вт/ (м2К)) (2.18)г) Продування газів крізь зернистий шар:
, (Вт/ (м2К)), (2.19)де t-температура твердої поверхні,°С;
d- діаметр кулі, рівновеликій за об’ємом середній частинці (м),
v- швидкість потоку відносно повного перерізу зернистого шару
;д) Вільний рух повітря уздовж вертикальної стінки:
,(Вт/ (м2К)) (2.20) де
- різниця температур між повітрям та стінкою, град; В - барометричний тиск (Па); Т - абс. температура повітря, К.2.4 Випромінювання газової фази
Випромінювання газової фази залежить, в основному, від випромінювання (поглинання) тепла газами СО2 і Н2О, а випромінюванням О2, N2,H2 в розрахунках можна знехтувати.
Тепловий потік між паралельними стінками, відстань між якими невелика, порівняно із розміром стінок, розраховується за формулою:
q=5.7Eпр 
, Вт, (2.21)
де Епр - приведена ступінь чорноти системи;
Т1 і Т2 - абсолютні температури поверхонь стінок, К;
5,7 Вт (м2К) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла.
Епр=
, (2.22)Де Е1, Е2 - ступінь чорноти 1 і 2 тіла.
Тепловий потік між паралельними смужками шириною
1і 2, та h - відстанню між ними розраховується за формулою (ВТ/пог. м):q=5.7·Епр·
, (2.23)Теплообмін між твердими тілами і газовою фазою:
тепловий потікq=5.7Eг 
, Вт, (2.24)
Де Тг, Тс - абс. температури газів і поверхні стінки, К; Ег - ступінь чорноти газу
. Ступінь чорноти Есо 
, Ен о, коефіцієнт β визначаються із графіків рис.2.3 в залежності від парціального тиску газів, температури і ефективної товщини шару 
( 
, де V-об’єм газів, обмежений поверхнею стінок F).ПРИКЛАД 2-1. Визначити тепловий потік крізь стінку, якщо температура стінок, сприймаючих і віддаючих теплоту, дорівнює відповідно, t1=300C, t2=1000C. Товщина стінки δ=200 мм, площа поверхні 180м2. Теплопровідність цегли λ=0,55 Вт/ (мК).
Згідно рівнянню Фур’є тепловий потік дорівнює:
Q=λF
КВт.ПРИКЛАД 2.2 Крізь стінку площею 6х4 м2передається протягом часу
=1год кількість теплоти Q=80 МДж. Визначити щільність теплового потоку.q=
Вт/м2.ПРИКЛАД 2.3 Стінка печі складається із трьох шарів: 1-й внутрішній - шамотна цегла δ1=120мм, 2-й шар - ізоляційна цегла δ 2 =65мм, 3-й шар - сталева стінка δ 3 =20мм.
Теплопровідність матеріалів окремих шарів складає:
λ1=0,81; λ2 =0,23 і λ3 =45 Вт/ (мК). Температура в печі t1 = 10000C, а зовнішньої поверхні печі t4= 800C. Визначити тепловий потік крізь 3-х шарову стінку.
Тепловий потік (або щільність його відносно 1м2 площі теплообміну) складає:
q =
Вт/м2.10мм. Температура димових газів t2=8000C, киплячої води - tв=2000С; коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки λ1=186 Вт, від стінки до води λ2=4070 Вт/м2К).
Визначаємо коефіцієнт теплопередачі для багатошарової стінки:
К=
Вт/м2КТоді q = К (tг-tв) =100.75 (800-200) =60.5 КВт/м2.
ПРИКЛАД 2-7. По трубі із внутрішнім діаметром dв=25мм рухається вода з швидкістю за масою W=400кг/ (м2c) і середньою температурою 400С. Константи води наступні: динамічна в’язкість μ =0.656х10-3 Η. с/м2 = 656.106 П. с; теплопровідність λ=0.632 Вт/ (мК); питома теплоємність с=4190Дж/КгК. Визначити коефіцієнт тепловіддачі води. Розраховуємо визначальні критерії:
, 
Виходячи з того, що Re=1524 > 10 000, потік є сталим турбулентним, тому критерій Нуcсельта розраховуємо за рівнянням:
Коефіцієнт тепловіддачі дорівнює:
Вт/ (м2К).ПРИКЛАД 2-8. Визначити щільність тепловоо потоку, переданого випромінюванням від газів до 1м2 металевої стінки, якщо: ефективна ступінь чорноти стінки Е1ст=0,82; температура газів t2=7000C, ступінь їх чорноти Ег =0,125. Константа випромінювання абсолютно чорного тіла Сs- 5.68 Вт/ (м2К).
Тепловий потік (до 1м2 площі) складає:
q=
ПРИКЛАД 2-9. В теплообмінному апараті температури гріючого агента становлять: t1поч = 3000С, t1кін = 2000С, а теплоносія, який гріється - відповідно t11поч = 250С, t11кін = 1750C. Визначити середню різницю температур між гріючим і сприймаючим теплоносіями.
1 випадок - прямоструминні потоки. Найбільша та найменша різниця температурстановлять:
2 випадок - проти струминні потоки. Найбільша та найменша різниці температур становлять:
Відношення
можна скористатися формулою середньоарифметичної різниці температур: 
ПРИКЛАД 2-10. Визначити коефіцієнт тепловіддачі від димових газів до вільно висячих ланцюгів обертової печі, якщо середня швидкість газів становить w=9.46 м/с, кінематична в’язкість газів v = 95.10-6 м2/с. Овальні ланцюги мають діаметр d =25мм, теплопровідність газів λ = 0,069 Вт/ (мК).
Визначаємо критерії подібності:
ПРИКЛАД 2-11. Визначити коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні стінки сушарки у навколишнє середовище, якщо відомо: середня температура гріючих газів 800С (як середньоарифметична температура газів на вході і виході із сушарки); температура повітря t0 =200С; визначальний розмір (висота сушарки) - 2,04м;