В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Как следует из графика, при определенных условиях теплоотдача шероховатой трубы может увеличиться почти в 3 раза по сравнению с глзпкой. Зго позволяет использо. вать гперохоаатость как средство ннтенсифпкацнн теплоабмена. за„! Прн нерациональнон создании г а"ю (Р(/ъ) шероховатссти коэффициент тепло- 7 отлачи может быть н ниже, чем для глалкой трубы. Снижение коэффн.
циента теплог~тдачи может ячеть з ыесто в случае высоких бугорков шероховатости, так как за нимн Х у поверхности стенки может образо. ~; Глыб, ваться аастойная зова. Этот зф. згнка фект проявляется по-разному н зависнмости от числа Рейнольлсз, ! Т формы бугорков шероховатостз! З расстояние между ними н т.
и. Прн ' ! одной н той же относительной вы- !' соте 67г! можно получить как уз) гшенне, так и ухудгпевие теплоотдачи.Поэтому необоснованная экстра. ззгэгщь полиция реаультатов эксперимента на неисследованную область опре- Ргк з-!7 тегжоатлача згз тугетлминон дсляющнх параметров в данном ЗЕЧН~ЗН .'.акса Н З РУ™ЛМЗ ЕРОХЕЭЭ. случае особенно опасна.
тнх тгувэз (Л=!67 чн, зета ыеголе- Целесообразно созлаэать шеро- !тельные Рофгиз! ховатость с относигеты ымп шага- д — ьи=еьы. 43 — ь ызлп ст «ими (з/3),,—.: !2 ь!4 (ь. - расстояние -глн по потоку иежду соселнпмн неровностямин) — (Л. 30). При з/0~ 8 для расчета среднего ноэффицнеита те. плоотлачи может быть аспользовцна формула В.
И. 1омелаур~ (Л. 30). обобщившего данные своих опьпов с водой н трансформаторным маслом, Нуииера — с воздухом, Брауэра н Федынского — с водой: 0022)( аз Розг(РР (~ )ьи,! (820» здесь зщ — ехр [О,йо ' ' "~ при — ) ! — 7! 0 ) (зА..' ыз а„=ехр (0,86 — — 1! прн — ' (зга ! З Ч З / Формула получена в результате обработки опытов по теплоотдаче п и турбулентном течении теплоносителей в трубах н кольцевых щелях. ожно принять, что оптимальный относительный шэг (з)й), ;=13 прн лгобом значении числа Прандтля в интервале от 1 до 80. Определяющие температура и линейный размер выбраны аналогично фюрм)ше (8-16).
Г а а оголтел ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ЕЫНЯКДЕННОМ ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫЕАНИИ ТРУП И ПЕЧКОЙ ТРУП З-1. ТЕПЛООГДЛЧЛ Пжг ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫМНИИ ОДИНОЧНОЙ ИРРГЛОЙ ГРРВЫ Омывание трубы поперечным неограниченным потоком жидкости характеризуется рядом особенностей. Плавное, безотрывное обтекание нилиндра в том виде, как зто показано на рис. 9-1, имеет место только прм Ке=тлв)(т Ч. б (мо — скорость набегающего йотока> 1( — внешний диаметр). При Кеьб поперечин-омываемый круговой цилиндр прйдставляет собой веудобообтеквамое тело. Пограничный слой, образующийся на передней половине трубы, з кормовой части отрывается от понерхности, и позади цилиндра образуются лва симметричных вихря.
При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса вихри вытягиваются по ~~:Ф ~~ ~о"ф— Рв» З-Х. Омнввнве внлввврв е огр вом ламиврно о (о) в турбтлевт»ого но рвввчного слов (6). Р е З-1. Беэотрмввое оммвввве о' ввлрв. течению все дальше от трубы. Затем вихри периодически отрыва>отса от трубы и уносятся потоком жидкости, обраауя за цилиндром вихревую дорожку (рис. 9-2) . До Йе 1(Р частота стрыцз вихря растет и затем в области примерно Йе=И>Рв:(221(Р становится практически постоянной величиной, характеризуемой ~иолом Струхалн(88=(П/юн=0,2 ((здвсь ) — частота). Отрыв пограничного слоя является следствием возрастания давления вдоль потока и подтормажнвания жидкости тнердой стенкой.
11ри обтекание передней половины цнливдра сечение потока уменьшлетсн, а скорость жидкости увеличивается, в результате чего статическое давление у поверхности стенки снижается. Наоборот, в кормовой части статическое давление увеличивается, так как здесь скорость уыеньшается. За счет действия сил вязкости скорость и, следовательно, кинетическая ввергни нгидкости непосредственно > поверхности цилиндра' малы. Возрастание давления вдоль патока приводит к гарно,ксннго жидкости н последую>нему возникновепгпо возвратного движения. Возвратное течение оттесняет пограничный слой от поверхности тела; происходит отрыв потока и образование знхрей (рнс. 9-3). 6 Фтрыв пограничного слоя и образование вихрей являются основной обеяностью поперечного омывания трубы. Прв сравнительно небольших числах Рейнольлса н малой степени (н турбуленпюсти набегающего потока наблюдается отрыв ламинарнаго погранячнога слоя.
Фн зроисхолдт при угле ч, равном примерно 82' 222 (угол г? отсчьпывапшя от лобовой образутогцей трубы), и имеет место вскоре после минимума давления. Если числа Рейпольдса значительны, подтормаживанке течения за счет роста давления приеопнт не к отрыву, а к переходу движения в слое н турбулентную форму. Турбглевтиый погранвчный слой обладает болыией кинетической энергией, так как последняя дополнительно переносится в слой н» внешнего потока турбулентными пульсациями. В результате место отрыва резко смещается по потоку. Турбулентный слой о~рывается прн г?= 140'.
Смещение места отрыва принолгм к умеиьшенжо вихревой зоны за цилинлром (рис. 9-2), обтекание цилиндра улучшается. Турбулентное те~ение в части Л пограничного слоя наступает при достаточно больших значениях Ей учп -л кй ' " "пл,гр числа Ее. Разными авторами бы- ку ку >о ло пол)чева, что турбуле'г"пы?' Рэс в 3 Рэс зеле»виве скогсс~н у о езхпограннчный слов появляется при вкп. вчв вара ч абрээовэвве озвтэтво о йе = 1О' .
4 1Ой На вели ~ину )(е„р влияет степень турбулентвости набе»а~о- Рч щего на цилиндр потока жидко- ж сти и другие факторы (й 7-3). Чем больше степень турбулецтносгп, тем прп мопьших зпачепиях ? числа Ее появится турбулептвый лл пограничный слой. Степеиь турбулентвосгп потока может ззви- ат» ? г » » в л»„к сеть от коистр)'кцип опытнои ркс в-4 зэвнсзкость угла э,э, саотыт- установки и изменяться с измене- с эткэцего вгчвходу лавчнаэвоге погэаввчвкем скорости потока. Можно пате слоя в турбулентгыа, ет числа ве привять,чго приближенно Ее = О-"-м : ° -»-зат .
ы:».— =2 )О. По данным А. А. Ж)каускаса и П. М. Дауетаса при )Те)2 10» )тол Ччь соответствующий переходу ламиварного течеиия в пограничном слое в турбулентное, зависят от числа Рейнольдса (рис. 9-4), Своеобраввый характер омывавия трубы отражается и на се теплоотдаче. На рис. 9-б показано изменение коэффициеита теплоотдачи по ( окружности цилиндра.
Кривая ? соответствует теплоотлаче при отрыве ламинарваго пагранн пшго слоя, кривая 2 †теплоотда прн отрыве турбулентного. Падение коэффициента теплоотдачп на лобовой части трубы объ. ясвяется ростом талгцнны ламвнарного пограничного слоя. На кривой? мьшвьг)м теплоатдачи примерно соотвегствует месту отрыва слоя; кормовая часть трубы омывается жвдксепькх имекпцей сложный вихревой харакзер движения.
При малых Ке теплоатлача кормовой половины цилиндра невелика; е возрастанием )(е оиа увеличивается н может сравнятьсн с тсплоотдачей лобовой части трубы. На кривой 2 имеется два мнвимума. Первый соспветствует перс ходу ламинарного течения в слое в турбулентное. Козффипнент теплоотдачв при этом резко воарастает: при больших зцачениях числа Рей- 223 нольдса ои может увеличиться в 2 — 3 раза. Второй минимум саответст вует месту отрыва турбулентного пограничнога слоя.
Снижение тепла- отдачи перед отрывом можно объяснить подтормаживанием погранпчного слоя. За местом отрыва труба омывается вихрями, имеющими сложный характер движении. Здесь теплоотдача несколько возрастает. Теплоотдача ламинарного пограничного слоя при до=сапа( в среднем иа 15 †2(9 вышц чем при (о=сапа(. Из изложенного следует, что теплоотдзча цилиндра связана с характером омываншг.
Ввиду сложности каатины течения сложен я характер изменения теплоотдачи, что обусловлнвает трудность теоретического решения длн всех областей омываиня. Подробные экспериментальные исследования средней по окружности трубы теплоотдачи были проведены А.
А. )((укаускасом (Л. 45,217). Им были также использованы опьпные данные других авторов. В результате абобщенни опытных данных было получено, что средний по акружноети коэффициент теплоотдачи описывается уравнениями: при 5<Ее<109 й)п„с — -05)(е~ 9 Рго м()тг /(Ч,)е, 9. пРи 1Оеъ.)те(2.109 [9-1) ЬШ.,=О.ВЗКеед Р,о "(Р,,„,ДРг.р,м( (9-хг прн Ве=З 1О' — 2 10' Йп 9=0(ЙЗ Ре"'9 Ргесн(рг (Рг)' ". (9-ог ' В иевморых саучанх мелхояченстые решеткч (сепв) иавиьеуеисн син детурбуэиэеторы; образуемые ичн мелеме еих(в быстро еи ухват.
Здесь за опрелсляющий линейный размер принят внешний диаметр трубы, скорость относена к самому уакому поперечному сечению канала, стесненнолгу ш9лнндром. Определгпощей температурой являетси — средняя температура жидкости; нсключение составлает Ргс, выбираемый по средней теыпературе стенки трубы. Согласно форлгулам (9-1) и (9-2) при йе= Г =-109 происходит изменение закона теплообмена. л В опытной установке А. А. Жуваускаса степень турбулентности потока была невгл91ка.. Если набеае— тающий на цилиндр поток искусственно турбулизирован, та коэффициент теплаотднчи будет больше, чем это следует из формулы (9-2); при этом извет,г пение закона теплообмена наступает прн числах Рейнольдса, меньших !09.
'г Искусственную турбулизашпо потока можае 9 щ ю мн и г осуществить е помощью рааличпых неудобообтекаер„„в„ч 14 „н ни МЫХ РЕШЕТОК; ОСОбЕННО ЗНаЧИтЕЛЬНа ВОЗМУДЕН Па. месп!ого «оэййвшси- ток иа выходе иа вентилятора нли насоса. Если, ната теилоотлечи "т но пример, цилиндр поместить непосредственно эа веяонрувиостн аилг9и тилятором, чп средняя теплоотдзча может увелилр», оч~ыиеемот о~ читься в 2 разве. ислени и иопвом Гаео. г — и тена: 9 — а. 299вн о — \ е о 99 М ° На ряс. 9-6 показано влияние степени турбулентности набегающего потока на среднюю теплоотдачу трубы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
