Решение задачи 8.1.3.9 Вариант 2: Подробное объяснение

Для того чтобы правильно и подробно расписать пункт **8.1.3.9** для **Варианта 2** (испарение октана), необходимо использовать формулу для коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости в условиях естественной конвекции (пузырьковый режим). Ниже представлено оформление для тетради с подстановкой физических свойств октана. \[ 8.1.3.9. \text{ Расчёт коэффициента теплоотдачи от стенки к кипящему октану} \] Коэффициент теплоотдачи при пузырьковом кипении \(\alpha_{см}\) определяется по формуле: \[ \alpha_{см} = 0,09 \cdot \frac{\lambda^2 \cdot \rho \cdot (t_{ст2} - t_{кип})^2}{\mu \cdot \sigma \cdot (t_{кип} + 273)} \] где физические свойства октана приняты при температуре кипения \(t_{кип} = 125,7 ^\circ C\): \( \lambda = 0,102 \text{ Вт/(м·К)} \) — коэффициент теплопроводности; \( \rho = 611 \text{ кг/м}^3 \) — плотность жидкого октана; \( \mu = 0,242 \cdot 10^{-3} \text{ Па·с} \) — динамическая вязкость; \( \sigma = 12,4 \cdot 10^{-3} \text{ Н/м} \) — поверхностное натяжение; \( t_{ст2} \) — температура стенки со стороны кипящей жидкости, \( ^\circ C \). **1. Определение температурного напора:** Примем во втором приближении температуру стенки \( t_{ст2} = 135,5 ^\circ C \) (значение подбирается так, чтобы тепловые потоки уравнялись). \[ \Delta t = t_{ст2} - t_{кип} = 135,5 - 125,7 = 9,8 ^\circ C \] **2. Подстановка значений в формулу:** \[ \alpha_{см} = 0,09 \cdot \frac{0,102^2 \cdot 611 \cdot (9,8)^2}{0,242 \cdot 10^{-3} \cdot 12,4 \cdot 10^{-3} \cdot (125,7 + 273)} \] **3. Поэтапный расчет числителя и знаменателя:** Числитель: \[ 0,09 \cdot 0,0104 \cdot 611 \cdot 96,04 \approx 54,93 \] Знаменатель: \[ 0,000242 \cdot 0,0124 \cdot 398,7 \approx 0,001196 \] **4. Итоговое значение коэффициента теплоотдачи:** \[ \alpha_{см} = \frac{54,93}{0,001196} \approx 45928,1 \text{ Вт/(м}^2\text{·К)} \] **5. Определение удельного теплового потока:** Согласно пункту 8.1.3.10, удельный тепловой поток составит: \[ q_{см} = \alpha_{см} \cdot (t_{ст2} - t_{кип}) \] \[ q_{см} = 45928,1 \cdot 9,8 = 450095,4 \text{ Вт/м}^2 \] Данное значение \( q_{см} \) далее сравнивается с удельным тепловым потоком со стороны пара \( q_{пар} \). Если расхождение составляет менее 5%, принятая температура стенки считается верной. В противном случае строится график зависимости \( q = f(t_{ст}) \), как показано в примере на рисунке 8.14.