考慮一室內(nèi)溜冰場(chǎng)的結(jié)冰過程。如附圖所示,-30℃的R152a制冷劑流經(jīng)置于水層中的排管,制冷劑在排管內(nèi)流動(dòng)的過程中始終保持為液態(tài)。每根管子的制冷劑流量為0.05kg/s,管子內(nèi)徑d=12mm,壁厚δ=1mm,節(jié)距s=50mm,管子長5m,水層深H=50mm。考慮水層自0℃開始到完全結(jié)冰的過程。試問:
(1)流出每根管子的制冷劑溫度是多少?
(2)需要多長時(shí)間才能把水層完全凍結(jié)為冰。設(shè)結(jié)冰過程中管子外表面始終保持為0℃。冰的凝固熱為3.34×105J/kg。
對(duì)于氣體、液體與固體表面之間的熱交換問題,在什么情況下流體與固體表面間不存在輻射換熱,或雖然存在但相對(duì)于對(duì)流換熱可以略而不計(jì).試對(duì)一下9種情況作出判斷,并簡要說明理由:
(1)空氣的自然對(duì)流換熱;
(2)空氣的強(qiáng)制對(duì)流換熱;
(3)煙氣的自然對(duì)流換熱(例如在一矩形封閉腔內(nèi)的煙氣一側(cè)受熱,另一側(cè)被冷卻);
(4)煙氣的強(qiáng)制對(duì)流換熱(例如煙氣流過鍋爐的蒸汽過熱器、再熱器等;)
(5)水及其他液體的自然對(duì)流換熱;
(6)水及其它液體的強(qiáng)制對(duì)流換熱;
(7)過熱水蒸氣的自然對(duì)流換熱;
(8)過熱水蒸氣的強(qiáng)制對(duì)流換熱(如水蒸氣在管內(nèi)作湍流強(qiáng)制對(duì)流換熱);
(9)鍋爐爐膛中高溫?zé)煔?、火焰?000℃以上)與四周水冷壁管之間的換熱。
為了進(jìn)行豎直圓柱狀環(huán)形空間(夾層)中空氣自然對(duì)流換熱的試驗(yàn),專門設(shè)計(jì)了如附圖所示的裝置。內(nèi)管壁系一組合璧,壁中有一層電加熱絲,且加熱絲與金屬壁絕緣,內(nèi)壁上同時(shí)裝有測(cè)壁溫的熱電偶若干對(duì),其余結(jié)構(gòu)如圖所示。試分析從內(nèi)部發(fā)出的熱量是通過哪些傳熱方式散發(fā)到周圍環(huán)境中去的。為了計(jì)算環(huán)形夾層中自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),需要吧從內(nèi)管發(fā)出、通過非自然對(duì)流方式傳遞的熱量扣除。由于形式復(fù)雜及表面的發(fā)射率難以確定等因素,這部分熱量無法用現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)公式通過計(jì)算扣除。你能否設(shè)想一種通過實(shí)驗(yàn)的方法來確定總熱量中通過非自然對(duì)流方式散失的熱量的方案。試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)段的表面溫度可通過熱電偶來控制,并維持在75~80℃左右基本不變。