Какие значения критериев Nu, Re, Pe можно вычислить, если течет горячая вода по трубе с внутренним диаметром d

Тема: Вычисление значений критериев Nu, Re, Pe для течения горячей воды в трубе

Инструкция: Для решения данной задачи необходимо вычислить значения критериев Nu (число Нуссельта), Re (число Рейнольдса) и Pe (число Пекле).

1. Вычислим скорость течения воды в трубе:
v = Q / (π * r^2), где Q - расход воды через трубу, r - радиус трубы. В данном случае, диаметр трубы d = 16 мм, значит, радиус r = d / 2 = 8 мм = 0.008 м.
Подставляя значения, получаем:
v = 9.1 * 10^(-3) кг/с / (π * (0.008 м)^2)

2. Вычислим число Рейнольдса (Re):
Re = (ρ * v * d) / μ, где ρ - плотность воды, μ - динамическая вязкость воды. Значения плотности и вязкости воды можно найти в соответствующих таблицах для данной температуры.
Подставляя значения, получаем:
Re = (ρ * v * d) / μ

3. Вычислим число Нуссельта (Nu):
Nu = h * d / λ, где h - коэффициент теплоотдачи, λ - коэффициент теплопроводности воды. Значения этих коэффициентов также можно найти в таблицах для данной температуры.
Подставляя значения, получаем:
Nu = h * d / λ

4. Вычислим число Пекле (Pe):
Pe = Re * Pr, где Pr - число Прандтля. Число Прандтля также может быть найдено в таблицах для данной температуры.
Подставляя значения, получаем:
Pe = Re * Pr

Демонстрация:
Дано: d = 16 мм, l = 2,1 м, m* = 9.1·10^(-3) кг/с, tж1 = 87,2 °C, tж2 = 29 °C, tс = 15,3 °C.

1. Вычисляем скорость течения воды:
v = 9.1 * 10^(-3) кг/с / (π * (0.008 м)^2)

2. Вычисляем число Рейнольдса:
Re = (ρ * v * d) / μ

3. Вычисляем число Нуссельта:
Nu = h * d / λ

4. Вычисляем число Пекле:
Pe = Re * Pr

Совет: Для удобства вычислений, рекомендуется заранее найти значения плотности воды, динамической вязкости воды, коэффициента теплоотдачи и коэффициента теплопроводности воды в соответствии с заданной температурой.

Дополнительное задание:
Для течения горячей воды через трубу с внутренним диаметром 20 мм и длиной 3 м известно, что расход воды составляет 15 л/мин, температура на входе равна 80 °C, а на выходе - 30 °C. Найдите значения критериев Nu, Re, Pe. Данные для расчета: плотность воды ρ = 1000 кг/м³, динамическая вязкость воды μ = 0.001 Pa*s, коэффициент теплоотдачи h = 1000 Вт/(м²*°C), коэффициент теплопроводности воды λ = 0,6 Вт/(м*°C), число Прандтля Pr = 7.