1. Какой коэффициент теплоотдачи и плотность теплового потока, когда воздух движется со скоростью 10 м/с через канал

Alisa

13

1. Чтобы найти коэффициент теплоотдачи, мы можем использовать формулу Ньютона-Ричмана:

\[Q = h \cdot A \cdot \Delta T\]

где \(Q\) - количество тепла, \(h\) - коэффициент теплоотдачи, \(A\) - площадь поперечного сечения, \(\Delta T\) - разность температур.

Для нашей задачи, площадь поперечного сечения равна 1 м^2 и разность температур равна 800 °C - 400 °C = 400 °C = 673 К.

Теперь мы должны найти количество тепла. Для этого мы используем формулу:

\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]

где \(m\) - масса воздуха, \(c\) - удельная теплоёмкость воздуха, \(\Delta T\) - разность температур.

Массу воздуха можно выразить как:

\[m = \rho \cdot V\]

где \(\rho\) - плотность воздуха, \(V\) - объём воздуха.

Теперь, чтобы найти плотность теплового потока, мы можем использовать формулу:

\[q"" = Q / A\]

где \(q""\) - плотность теплового потока.

Осталось только найти удельную теплоёмкость воздуха и плотность воздуха при данной температуре.

Одна из формул для удельной теплоёмкости воздуха выглядит так:

\[c_p = a + b \cdot T\]

где \(c_p\) - удельная теплоёмкость воздуха, \(a\) и \(b\) - константы (зависят от температурного диапазона), \(T\) - температура.

Плотность воздуха при данной температуре можно найти с помощью уравнения состояния идеального газа:

\[\rho = p / (R \cdot T)\]

где \(\rho\) - плотность воздуха, \(p\) - давление, \(R\) - газовая постоянная, \(T\) - температура.

В итоге, после подстановки всех известных значений в формулы, мы можем найти искомые коэффициент теплоотдачи и плотность теплового потока.

2. Чтобы найти средний коэффициент теплоотдачи в скважине на заданной глубине, мы можем использовать уравнение теплопроводности:

\[\Phi = \frac{k \cdot A \cdot (T_w - T_{res})}{L}\]

где \(\Phi\) - тепловой поток, \(k\) - коэффициент теплопроводности, \(A\) - площадь поперечного сечения, \(T_w\) - температура стенки, \(T_{res}\) - температура окружающей среды, \(L\) - длина скважины.

Теперь, чтобы найти средний коэффициент теплоотдачи, мы можем использовать формулу:

\[h = \frac{\Phi}{A \cdot (T_w - T_{res})}\]

Осталось только подставить все известные значения в формулу, чтобы найти искомый коэффициент теплоотдачи на заданной глубине.

3. Чтобы найти коэффициент конвективного теплообмена, мы можем использовать уравнение Ньютона:

\[q"" = h \cdot (T_w - T_f)\]

где \(q""\) - плотность теплового потока, \(h\) - коэффициент конвективного теплообмена, \(T_w\) - температура стенки, \(T_f\) - температура флюида.

Осталось только найти плотность теплового потока, указанную в условии задачи, и подставить все значения в формулу, чтобы найти искомый коэффициент конвективного теплообмена.