В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 47
Текст из файла (страница 47)
В интервале 100="Ке Тп 1Ок и прн Тп~!4ол по опытам с воздухом средняя теплооткача можетбыть описана уравнением [Л. 42) Нп = й)гц [! + 0 09 (Ке Тп)"); здесь й(по вычисляется по формуле (9-2) Нрн высокой температуре жидкости температура трубы может быть блпака к предевьпо допустимому значению для ее материала. Расчет с помощью средних коэффициентов теплсатдачи дает среднее значение температуры с~сккп.Местные значения температуры стенки могут быть как меньше, так н больше среднего ее значения. Если толщина стенки и коэффициент теплопроводности материала трубы невелики, а каэффвциепты теплоотдачя с внешней стороны намного превышают коэффн- вй)котов уг 'ввг ме г г гг г жу Рве. 9-6. Среанвн тмезоотдв ее пнккнаре в попереенон потоке некуеет енно турвук вровмшото вовхуке.
У.-» ° з —.кси Π— т е-вти Ф вЂ” т 11 —.!еь. циенты теплоотдачи охлаждающей жидкости, текущей внутри трубы, то температура стенки маукет существенно изменяться тю окружноств. Наибольшему локальному коэффициенту теплоотдачи с внешней стороны будет соответствовать и наибольшая местная температура стенки. Прн Коей ° 10' максимальные значения о и Уе будут в лобовой точке. Из теоретического решения Г. Н. Кружилипв [Л. 33] следуе~, что теплоатдача в лобовой точке (ф О) описывается уравнением Хин=1,04Ке~л Ргп . Формула достаточно хорошо подтверждается опытами с воздухом.
Местная теплоотдача трубы в потоках различных жидкостей и при раззичнык граничных условиях изучалась А. А. Жукаускасом, И. Р!. Жюгждой, В. И Катинасом и другими. Некоторые расчетные формулы для местной н средней на отдельных участках теплсютдачи приведены в [Л. 03). Формулы (9-!) и (9-2) справедливы, если угол ф, составвенепей направлением потока и осью трубы п навываемый углом атаки, равен 90". Если ф(90' теплпотдача уменьшается.
Для оценки ее уменьшения при 9=30-: 90' можно попользовать приближенную зависимосп я = а . (1 — 0,54 соз",'ф). ° где и . п . — коэффициенты теплоотдвчи соответственно при (уц,йбо и 9=9(п. Ухал атаки ф=б соответСтвует продалыюму омыванию трубки. При прочих равных условиях попере шов омывание дает более высокую теплоотдачу.
Заметим, что характеры продольного и поперечнога амывания сутцественио различны. Гидролггнаыичесная теория теплаобмена устанавливает связь между теплоотдачей и гидравлическиы сопротивлением трення. При поперечном омывании цилиндра его полное сопротивление складывается из сопротивления трения и сопротивления формы. Сапротнвяеиие формы обусловливается отрывам потока и последукяцим образованием вихрей. Прн этом сопротивление трения представляет собой небольютю далю полного сппротавлення.
Обычно измеряют полное сопротивление цилиндра. Поэтому в случае вихревого омывання трубы гидродннамическая теорня теплаобмена не используется. э-2. тепиаотдлч* прм пОпеРечнОм Омьпэннн пвчноэ тауж Теплообменные устройстве сравнительяо редко выполняются нз одной поперечна-омываемой трубы, так как поверхность теплообмена при этом невелика.
Обычно трубы собврают в пучок. 0 техвике чаше встречаются два осгг''" — "' гг г .:= ~ г,' ионных типа трубных Характеристяк о й = о=;-а-'--=а=,е-.-:-й:-;;;::': '„;,:;:,;::: — — один за другим в на — правлении течения — и гч пучки характери — — зуются внешним диа -3Д-.'=-=- ~ .;=-,:===."' ч чествоч рндов труб па 'б У''г» ' :»мь ' / холу жядкости (на рис.
9-7 а каждом пучке по пять рядов). рас Э-у. Схсчн рассохся еаан труа а корэлараых ггг н Для апределеняага мэхаатв 'х (аг пучкгг труа н характер звюкеанг пу гка шаги гг и зг н малка ° а ннк диаметр труб гр обычна являются постоянными, не нзменяющимвся как поперек, так и идола течения жидкости. 'Течение жидкости в пучке имеет достаточно сложный характер. Рядом стояшие трубы пучка оказывают воздействие на омывание соседних, в результате тепзаабмен труб пучка отличается от теплоотдачн одиночной трубы. Обычна пучок труб устанавливают в какам-либо 226 канале.
Поэтому течение в пучке может быть связано с точением в канале. Известны два основных режима течения жилкостн: ламинариый и турбулентвый. Зги же режимы могут иметь место и при движении жидкости в пучке. форма течения жидкости в пучке во многом зависит от характера течения в канале перел пучком.
Еслв прн ланном расходе и температурах течение в канале, тле установлен пучок, было бы тур- булентным при отсутствии пучка, то оно обязательно будет турбулент- ным и в пучке, твк как пучок является прекрасным турбулизатором. Однако если пучок помощсц в канал, в котором до его установки имел бы место ламинарный режим течения, то в этом случае в зависимости от числа Ке можно иметь как олпу, так н другую форин течения. Чем«я иевьше число Ке, тем устойчявее ламинарное течение, чеи больше— теи легче перевести его в турбулентное. При низких зиачеивях числа Ке течение может остаться ламинарныы.
При этом межтрубные зазоры как бы образуют отлельвь>е п>елевиляые каналы переменною сеченая (всклгочение составляет предельный случай, когда расстояния между трубами очень велики). В технике чаще встречается турбулентная форма течения жидкости в пучках. Так, например, поперечно-омываемые трубные поверхности нагрева котельных агрегатоа омываютси турбул*итныи потоком.
Однако в прн турбулентном течении имеют место различные зако- ны теплаобмеиа. Это объясняется различны»> характером течения на степках труб. Закон теплоотдачи изменяется при появлении па поверх- ности труб турбулентного пограничного слоя. Согласно опытам с оди- ною>ыми трубами турбулентный пограничный слой на стенке появляет- ся прн Ке)2 10». На трубах пучка турб)лентпый слой молсет появиться при меньшвх числах Ке. Для пучков нриближеино можно припять, что ке р=! ° 19». при этом в Ке вводят схоросты подсчитанную по самому узкому поперечному сечению пучка; определяющий размер — внешний диаметр труб, При Ке(! ° !О'" передняя часть трубы омывается ламинарным по- граничным слоем, а кормовая — иеупорядоченнымя вихрями.
Таким об- разом, в то время как течение в пространстве между трубами является турбулентным, иа передней половине трубы имеетси счой ламинарно текущей жидкости — имеет место смешанное движеине жидкости. Изменение характера омывания сказывается ц на теплоотдаче. У Можно выделить три основных режима смывания и теплоотдачн и по- перечно-омываемых трубных пучках. Назовем их соответственно .тами- нарным, смешанным и турбулентным режимами. В настонпее время наиболее изученным является смешавный ре- жим. Он часто встречается а технике, в том числе н в коте>ьных агре- гатах. Смешанному режиму соответствуют числа Ке примерно от 1 ° 1О» да 1 ° 10'. Рассмотрим его основные особенности, Омывание первого ряда груб и шахматного в коридорного пучков аналогично амыванию одвночного цилиндра.
Характер омывания остальных тр>б (рис. 9-7) в сальной мере зависит от типа п)шка. В ко- ридорных пучках все трубы второго и последующих рядов нахолятся а вихревой зоне вперепн стоящих труб. причем циркуляция жидкости а вихревой зоне слабая, так как поток в основном проходит в продольиых зазорах между трубами (в «коридорах»).
Поэтому в коридорных пучках как лобовая, так и кормовая части трубок омываются со значительно меньшей интенсивностью, чем те же чисти одиночной трубки 227 или лобовая часть трубки пернога ряда в пучке. В шахматных пучках характер омывання глубоко расположенных трубок качественна мало отличается ат характера омывания трлбосс первого рядн. Описанному характеру движения жидкости в пучках из круглых труб соосзстствует н распределение местных козффипиентов теплоотдача по окружностн труб различных рядов. Распределснне местных ы пря'определенном значении числа Ке представлено на графике рнс.
9-8; здесь ср — угол, отсчитываемый от лобовой точки трубы, цифры означают номера рядов. Из рассмотрения кривых следует, что изменение местных а по акружнаста тр)б первого ряда коридорного и шахматного пучков соотяетствует распределению а для одиночной трубюс. Лля вторых и всех последующих рядов коридорного пучка характер кривых меннется: лсаксимум теплоотдачи наблюдается не в лобовой точке, а при 9=50'. Такюс максимумов двз н расположены они «ак раз в тех областях поверхности труб, где жтулс ', ) Г ) '* нтсгт ~ ' ' происходит улар набег Лобовая же часть ы — ~ -т.'о непосредственному воз- действию потока не ] Ч с лз подвергается, позтому )сс —. здесь теплоотла*са не- высока.
В шахматных ол —.с- с — сыз',— ш — -- с-т- пучках ыакснмум тспз ° - )-,— - -) — н» вЂ” ).с —..-- лоотдачн пля всех ряос. — ~ — ~ — — —, ог -.. -) ' с Дов остаетсн н лаба- с вой точке (исключен м ю зо см сыро о го со м оо мс О ниеможет ичесь место са ф только при больших Рзс. З-З. Изыенеоне хозффзннентоо тззхсатязчн по Ке исси малых ззсс)) ° окружнсктн труб ххя роток «ых рахов «орнзорных ро) Изменяется в пан шзтнзтных сб) нуткоз; Це-Сз ° Са", зозхух.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
