ZESTAW 7  

 

 

Podstawy konwekcyjnej wymiany ciepła 

 
Zadanie 1 
Przez dyfuzor przedstawiony na rysunku  przepływa woda o temperaturze 20 °C. Masowy strumień 
przepływu  wynosi  8  [kg/s].  Średnica  dyfuzora  w  sekcji  1  wynosi  3  [cm],  a  w  sekcji  2,  7  [cm]. 
Wyznacz wzrost ciśnienia statycznego pomiędzy sekcjami (w obliczeniach pominąć lepkość płynu).  

 

Zadanie 2 
Oblicz  stosunek  grubości  termicznej  warstwy  przyściennej  do  grubości  hydrodynamicznej  warstwy 
przyściennej dla powietrza i gliceryny pod ciśnieniem 1 [atm] i w temperaturze 20[°C]. 
 
Zadanie 3 
Lokalne ciśnienie atmosferyczne w Denver (Colorado, 1610 [m] n.p.m.) wynosi 83,4 [kPa]. Powietrze 
w tych warunkach i w temperaturze 30[°C] opływa płaską płytę o temperaturze 120[°C], o wymiarach 
2,5  x  8  [m]  z  prędkością  6  [m/s].  Określ  szybkość  wymiany  ciepła  z  płyty,  jeśli  powietrze  płynie 
równolegle 

do:  

a)  8-metrowej  krawędzi,  b)  2,5-metrowej  krawędzi.  Własności  powietrza  dla  średniej  temperatury 
((120+30)/2=75[°C]): λ=0,029 [W/(mK)], ν=2,486∙10

-5

 [m

2

/s], Pr=0,7166. 

 
Zadanie 4 
Dach wagonu pociągu pasażerskiego, poruszającego się z prędkością 70 [km/h], ma wymiary 2,8 x 8 
[m].  Powierzchnia  dachu  absorbuje  promieniowanie  słoneczne  w  ilości  q=200  [W/m

2

],  a  powietrze 

wokół  dachu  ma  temperaturę  30[°C].  Zakładając,  że  dach  wagonu  jest  idealnie  zaizolowany  i 
pomijając  radiacyjną  wymianę  ciepła,  określić  temperaturę  powierzchni  dachu  wagonu.  Własności 
powietrza w 30[°C]: ν= 1,608∙10

-5

 [m

2

/s], Pr=0,7282, λ=0,02588 [W/(mK)]. 

 
Zadanie 5 
Kula,  ze  stali  nierdzewnej  (ρ=8055  [kg/m

3

],  c=480  [J/kgK])  o  średnicy  15  [cm]    i  jednolitej 

temperaturze  350[°C],  zostaje  wyciągnięta  z  pieca.  Następnie  kula  omywana  jest  powietrzem  o 
ciśnieni 

1 

[atm]  

i  temperaturze  30[°C]  płynącym  z  prędkością  6  [m/s].  Temperatura  powierzchni  kuli  po  pewnym 
czasie  spada  do  250[°C].  Określ  średni  współczynnik  konwekcyjnej  wymiany  ciepła  w  procesie 
chłodzenia  i  oblicz  jak  długo  potrwa  chłodzenie.  Własności  powietrza  w  danych  warunkach: 
λ=0,02588 

[W/(mK)], 

ν= 

1,608∙10

-5

 

[m

2

/s],  

μ

 ͚ 

=1,872

∙10

-5

 [kg/(ms)], μ

s, 300°

= 

2,934

∙10

-5

 [kg/(ms)], Pr=0,7282. 

 
Zadanie 6 
Osoba stojąca w wietrzny dzień na łące, w celu poczucia „natury bliżej” rozkłada ramiona pod kątem 
prostym do reszty ciała. Temperatura na łące wynosi 12,22[°C] a wiatr wieje z prędkością 8,94 [m/s]. 
Początkowa  temperatura  skóry  na  ramionach  wynosi  30[°C].  Przybliżając  kształt  ramiona  walcem  
o średnicy 7,62 [cm] i długości 61 [cm], określ stratę ciepła z jednego ramienia. Własności powietrza 
dla średniej temperatury: λ=0,021 [W/(mK)], ν=1,528∙10

-5

 [m

2

/s], Pr=0,7306.