Теплоотдача в щелевом канале

Эквивалентный диаметр щелевого канала

м.

Площадь сечения для прохода воздуха

0,017 м.²

Скорость воздуха

м/с.

Число Рейнольдса для воздуха

Режим течения - турбулентный. Поэтому воспользуемся формулой (46) для расчета числа Нуссельта (в предположении, что воздух течет в круглой цилиндрической трубе диаметром )

56,15

Для дальнейшей корректировки числа Нуссельта вычислим вспомогательные величины

Внутренняя стенка щелевого канала

По формуле (55) стр. 24

Длина начального теплового участка по формуле (58)

м.

Так как , то поправка , вычисляемая по формуле (57) стр. 25, будет равна

1,04

Из формулы (56) стр. 24 следует, что

Число Нуссельта для внутренней стенки по формуле (54) стр. 24

50,86

Коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки щелевого канала к воздуху

41,06 Вт/(м²К).

Наружная стенка щелевого канала

Длина начального теплового участка

1,26 м.

Так как , то поправка вычисляемая по формуле (60) стр. 25, будет равна

1,042

Число Нуссельта для наружной стенки щелевого канала по формуле (59) стр. 25

47,03

Коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной стенке щелевого канала

37,96 Вт/(м²К).

Теплопередача через внутреннюю стенку теплообменника

Поверхность гладкой части стенки

м².

Поверхность ребер

0.2016 м².

Поверхность ребристой стенки - формула (6)

1,52 м².

В условиях данной задачи можно принять

41,06 Вт/(м²К).

Теплопроводность материала стенки внутренней трубы при T_вн =542,13 К найдем из табл. 6 стр.8 («Задания и методические ...»)

Вт/(мК).

Число Био со стороны боковой поверхности ребра

Коэффициент эффективности ребра по формуле (15)

Приведенный коэффициент теплоотдачи от стенки внутренней трубы теплообменника к воздуху по формуле (7)

40,82 Вт/(м²К).

Площадь поверхности гладкой стенки внутренней трубы теплообменника (со стороны воздуха)

м².

Линейный коэффициент теплопередачи по формуле (5)

4,06 Вт/(мК).

Для вычисления среднего температурного напора изобразим графически (без масштаба) изменение температур газов и воздуха по длине теплообменника

Среднелогарифмический температурный напор

.

Линейная плотность теплового потока

Вт/м.

Тепловой поток, передаваемый продуктами сгорания через внутреннюю стенку

(по уравнению теплопередачи)

Вт.

Тепловой поток, передаваемый продуктами сгорания через внутреннюю стенку

(по уравнению теплового баланса)

Вт.

Расхождение составляет порядка 55%, что превышает допустимое значение (5 %).

Поэтому необходимо выполнить еще одну итерацию, выбрав уточненные значения температур газа и воздуха на выходе из теплообменника.

Примем температуру газов на выходе из теплообменника

.

Уточним значение температуры воздуха на выходе

Средняя температура газов

К.

Средняя температура воздуха

К.

По сравнению с предыдущим расчетом разница в полученных значениях столь незначительна, что можно не пересчитывать теплофизические свойства газа и воздуха, а также коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи. Уточним средний температурный напор

.

Линейная плотность теплового потока

Вт/м.

Тепловой поток, передаваемый продуктами сгорания через внутреннюю стенку

(по уравнению теплопередачи)

Вт.

Тепловой поток (по уравнению теплового баланса)

Вт.

В этом случае расхождение между и составляет 0,012%. Т.е. полученные данные можно считать окончательными.