Теплообмен при турбулентном движении жидкости в трубах
Теплообмен при турбулентном движении жидкости в трубах.
При турбулентном движении жидкости, на поступательное движение накладывается вихревое, строение, потока получается более сложным, распределение скоростей описать одним уравнением не удается. Почти все сечение, трубы заполнено турбулентным потоком и только у самой стенки образуется ламинарный подслой, представляющий основное термическое сопротивление.
|
Фото. Турбулентный пограничный слой при продольном обтекании плоской пластины. Re=3500 | При стабилизованном турбулентном потоке распределение скоростей по сечению имеет вид усеченной параболы, приведенной выше на рисунке. (б). Наиболее резко скорость потока изменяется вблизи стенки в пределах пограничного слоя, а в средней части сечения — полого, максимальная скорость потока наблюдается на оси трубы |
В практических расчетах, в обобщающих эмпирических формулах, пользуются средними значениями скоростей потока:
= V/F,
Рекомендуемые материалы
где V — секундный объемный расход жидкости, м3/сек; F — площадь поперечного сечения трубы, м2.
При турбулентном режиме отношение средней скорости к максимальной в центре трубы является функцией числа Re:
f (Re) ≈ 0,8—0,9.
При турбулентном потоке жидкость весьма интенсивно перемешивается и естественная конвекция практически не влияет на теплоотдачу. на теплоотдачу. Поэтому из совокупности определяющих чисел подобия может быть исключено число Грасгофа Gr. Температура жидкости по сечению ядра практически постоянна. При нагревании жидкости интесивность теплоотдачи выше, чем при охлаждении жидкости. Это учитывается коэффициентом 
.
Для определения среднего коэффициента теплоотдачи при развитой турбулентном движении: 
³ 104 , l / d > 50, . Михеевым М.А. рекомендованы следующее уравнение подобия:
Для воздуха (при Рг≈0,7) эта формула упрощается:
За определяющую температуру принята средняя температура потока; за определяющий размер - диаметр круглой трубы или эквивалентный диаметр трубы любой формы. Формулы применимы в пределах:
Reж,д = 104 — 5 *106 и Pr=0,6-2500.
Для труб длиной l/d < 50, коэффициент теплоотдачи выше, поэтому значением из приведенных формул следует умножать на средний поправочный коэффициент 
, приведенный в таблице ниже.
| l/d |
| ||||
| Re=1*104 | Re=2*104 | Re=5*104 | Re=1*105 | Re=1*106 | |
| 1 | 1,65 | 1,51 | 1,34 | 1,28 | 1,14 |
| 2 | 1,50 | 1,40 | 1,27 | 1,22 | 1,11 |
| 5 | 1,34 | 1,27 | 1,18 | 1,15 | 1,08 |
| 10 | 1,23 | 1,18 | 1,13 | 1,10 | 1,05 |
| 15 | 1,17 | 1,13 | 1,10 | 1,08 | 1,04 |
| 20 | 1,13 | 1,10 | 1,08 | 1,06 | 1,03 |
| 30 | 1,07 | 1,05 | 1,04 | 1,03 | 1,02 |
| 40 | 1,03 | 1,02 | 1,02 | 1,02 | 1,01 |
| 50 | Лекция "Типология лидерства" также может быть Вам полезна. 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
При турбулентном течении жидкости в изогнутых трубах -змеевиках , вследствие действия центробежных сил, в поперечном сечении трубы возникает вторичная циркуляция, наличие которой приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи. Расчет теплоотдачи в змеевиках следует вести по уравнениям для прямой трубы, с поправочным коэффициент 
= 1 + 3,6 d/D, где d — диаметр трубы, м; D — диаметр спирали.
