Задача на тепломассообмен в аппарате (нужен совет)

[realeugene]

GraNiNi в сообщении #1258921 писал(а):

Критериальные уравнения всегда эмпирические, то есть получены на основе экспериментальных данных, других и не бывает.

На основе экспериментальных данных получены корреляции между различными безразмерными коэффициентами. Другое дело, что сомневаюсь, что они тут применимы, но, боюсь, что сам преподаватель об этом не догадывается. Так что, я не против использования вашего коэффициента для практических оценок, но сомневаюсь, что именно этого ожидает преподаватель, задавший эту задачу.

[GraNiNi]

realeugene в сообщении #1258924 писал(а):

Так что, я не против использования вашего коэффициента для практических оценок, но сомневаюсь, что именно этого ожидает преподаватель, задавший эту задачу.

Да, приведенный мной коэффициент теплоотдачи (10) - исключительно для приблизительной оценки теплового потока. Он может отличаться от расчетного значения в 2 и более раз, но не на два порядка, как у ТС (1500).

[realeugene]

GraNiNi в сообщении #1258928 писал(а):

Да, приведенный мной коэффициент теплоотдачи (10) - исключительно для приблизительной оценки теплового потока. Он может отличаться от расчетного значения в 2 и более раз

Вот именно. А учитывая, что преподаватель предлагает решать эту задачу исходя угаданного неизвестно с какой точностью этого коэффициента, перепада температур между температурой воздуха и стенкой в два (!) градуса и игнорируя теплопередачу через горизонтальные стенки, тут речь идёт только об угадывании намерений этого преподавателя.

[XoxoT]

realeugene в сообщении #1258924 писал(а):

боюсь, что сам преподаватель об этом не догадывается

Профессор, сотрудничал с рядом НИИ. Не думаю, что он мог в чём-то ошибаться :)

GraNiNi, правильно ли я понимаю, что задача решается с применением чисел Грасгофа, Прандтля и Нуссельта? То есть к потоку воздуха в РЭА стоит относиться, как к потоку сжимаемой жидкости? Я об этом даже и не подумал, если честно.

-- 25.10.2017, 18:29 --

realeugene в сообщении #1258930 писал(а):

игнорируя теплопередачу через горизонтальные стенки

Полагаю, ими можно пренебречь, задача-то учебная.

[realeugene]

XoxoT в сообщении #1258932 писал(а):

Профессор, сотрудничал с рядом НИИ. Не думаю, что он мог в чём-то ошибаться :)

Если ваш профессор - автор учебника, название которого вы написали в первом посте, то по его ФИО гуглятся в первую очередь статьи про парапсихологию и телепатию.

[XoxoT]

realeugene в сообщении #1258933 писал(а):

Если ваш профессор - автор учебника

Нет, он не мой преподаватель (http://www.google.ru/search?q=дульнев+геннадий+николаевич).

[realeugene]

XoxoT в сообщении #1258932 писал(а):

правильно ли я понимаю, что задача решается с применением чисел Грасгофа, Прандтля и Нуссельта?

А вот теперь вопрос на пять баллов. Какую именно корреляцию следует использовать для внутренней стенки в неизвестно каком корпусе неизвестной ширины и с неизвестными температурами других стенок?

[XoxoT]

realeugene в сообщении #1258937 писал(а):

XoxoT в сообщении #1258932 писал(а):

правильно ли я понимаю, что задача решается с применением чисел Грасгофа, Прандтля и Нуссельта?

А вот теперь вопрос на пять баллов. Какую именно корреляцию следует использовать для внутренней стенки в неизвестно каком корпусе неизвестной ширины и с неизвестными температурами других стенок?

Он прямоугольный, ширина и высота даны, температура одной стенки известна.
Получается, с имеющимися данными задачу не решить?

[realeugene]

XoxoT в сообщении #1258941 писал(а):

Он прямоугольный, ширина и высота даны

Ширина стенки, но не корпуса! Там неизвестно какая полость, неизвестно где вентиляционные отверстия в корпусе, неизвестно кто и где там греется, и так далее. Как вишенка на торте - радиационный теплообмен никак не зависит от температуры воздуха в корпусе, а зависит только от температур других поверхностей внутри этого корпуса.

В общем, тут возможны либо грубые оценки (но не при перепаде в два градуса, это - ничто!), либо считать нужно численно с учётом реальной геометрии и параметров источников тепла.

[XoxoT]

realeugene в сообщении #1258942 писал(а):

XoxoT в сообщении #1258941 писал(а):

Он прямоугольный, ширина и высота даны

Ширина стенки, но не корпуса! Там неизвестно какая полость, неизвестно где вентиляционные отверстия в корпусе, неизвестно кто и где там греется, и так далее. Как вишенка на торте - радиационный теплообмен никак не зависит от температуры воздуха в корпусе, а зависит только от температур других поверхностей внутри этого корпуса.

В общем, тут возможны либо грубые оценки (но не при перепаде в два градуса, это - ничто!), либо считать нужно численно с учётом реальной геометрии и параметров источников тепла.

Я полагаю, что стенка перекрывает корпус наглухо, а отверстий нет, раз они не упомянуты.
Но хоть как-то эту задачу можно решить?

[GraNiNi]

XoxoT в сообщении #1258932 писал(а):

GraNiNi, правильно ли я понимаю, что задача решается с применением чисел Грасгофа, Прандтля и Нуссельта?

Именно эти критерии подобия.

В данном случае нужно использовать эмпирическую формулу для теплообмена путем естественной конвекции с вертикальной стенкой (геометрическим параметром является высота стенки).
Этого достаточно и всю остальную геометрию устройства можно отбросить.

Если считать по всем канонам, то откроется масса заморочек, и странно, что преподаватель ничего об этом не сказал.

Например, теплофизические характеристики воздуха нужно брать при его средней температуре (с каждой стороны стенки).
Но так как температура воздуха с другой стороны стенки (более холодной) не известна, а ее-то и нужно рассчитать, то сначала задаются этой температурой (из соображений предполагаемой реальности), а затем уже все пересчитывают (последовательное приближение).

Однако, по большому счету, все это - ловля блох и кардинально мало что изменит, тем более что это учебная задача, а не практическая.

[realeugene]

GraNiNi в сообщении #1258947 писал(а):

В данном случае нужно использовать эмпирическую формулу для теплообмена путем естественной конвекции с вертикальной стенкой

С вертикальной пластиной в свободной среде? В число Грасгофа входит высота стенки потому, что от высоты стенки зависит скорость потока вблизи этой стенки и толщина пограничного слоя. В замкнутом корпусе эти макроскопические воздушные потоки определяются всеми стенками и источниками тепла.

Не проще ли не ловить блох, а принять, что перепады температур с обеих сторон внутренней стенки просто равны по модулю и противоположны по знаку? А сопротивлением теплопередачи самой стенки вообще пренебречь?

[XoxoT]

GraNiNi в сообщении #1258947 писал(а):

В данном случае нужно использовать эмпирическую формулу для теплообмена путем естественной конвекции с вертикальной стенкой (геометрическим параметром является высота стенки).

Просто ради уточнения, это она:

$\overline{Nu}_{m}=C\cdot Ra_{m}^{n}$
?

-- 25.10.2017, 19:48 --

realeugene, GraNiNi, может, мне связаться с преподавателем для уточнения? Может, он прояснит ситуацию :) Лично я окончательно запутался :)

[GraNiNi]

realeugene в сообщении #1258956 писал(а):

В замкнутом корпусе

В условии задачи нет ничего про замкнутый корпус.

realeugene в сообщении #1258956 писал(а):

Не проще ли не ловить блох, а принять, что перепады температур с обеих сторон внутренней стенки просто равны по модулю и противоположны по знаку? А сопротивлением теплопередачи самой стенки вообще пренебречь?

Практически так оно и будет, ввиду малости перепада температур.

Поэтому и коэффициенты конвективной теплоотдачи будут близки и разница температур между стенками и воздухом будет тоже почти одинакова.

Если использовать предложенный выше коэффициент теплоотдачи, то холодная стенка будет иметь температуру около 67°С, а воздух, соответственно - 65°С.

Термическим сопротивлением стенки пренебрегать нельзя, так их параметры заданы в условии задачи, иначе и решать будет нечего.

[realeugene]

GraNiNi в сообщении #1258984 писал(а):

В условии задачи нет ничего про замкнутый корпус.

В условиях задачи написано про стенку, "разделяющую аппарат на две части".

GraNiNi в сообщении #1258984 писал(а):

Термическим сопротивлением стенки пренебрегать нельзя, так их параметры заданы в условии задачи, иначе и решать будет нечего.

Так в том-то и дело, что тут либо нужно решать очень аккуратно, но для аккуратного решения задача сильно недоопределена, либо оценивать грубо, но оценивать тут, действительно, нечего, так как сопротивление теплопередачи стенки составляет менее 5% сопротивлений теплопередачи пограничных слоёв воздуха.

-- 25.10.2017, 20:04 --

GraNiNi в сообщении #1258984 писал(а):

то холодная стенка будет иметь температуру около 67°С

А вот нифига. 4 мм слой с коэффициентом теплопроводности 0.8 обладает сопротивлением теплопередачи 0.005, в то время как пограничный слой воздуха не менее 0.1.