В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Теплоогдачо при свободном турбулентном движении вдоль вертикальной пластины Па данным работы (Л. 156) развитое турбулентное течение наступает прн числах Огм»Ргмы»6.10гь (риа 10.4). Для местных коэффициентов теплаотдачи прн развитом турбулентном течении в (Л. 156) предлавгеиа формула Ми» =0,15(Ог„„Рг )'и(Рг /Ргь)ьм. (10-15) Определяющие температура и линейный размер выбраны так же, как н в форм)ле (10-!3).
Линейный размер входит в числа Р)и н Ог: Мнь„=- — и Ог х ия 7 е)н.х; ЯГЯ ) Отсюда следует, что прп развитом турбулентном течении коэффициент теплоотдачн ае зависит от линейного разягера н, следовательно, местный коэффициент теплгютдачи равен средному. В. Теплоотдичо при переходном режиме свободного движения вдоль еертикильной гглгичииы Согласна опытным давным различных исследователей переходный режпы имеет места примерно прн !(Р(Ог»Рг <6 ° 10гь.
Переходный режим отличается неустойчивостью процесса течения и теалоотдачн и, как саедствгщ большим разбросом опытных тачек. В некоторыя случаях, как это имело место в опытах (Г!. 156) (рис. !0-4), ламинарное течение сохраняется и при числах Сгм„рг, больших !Ой Развитое же турбулентное течение может наступать и прн числах От Рг,меньших 6 10'ь.
Переходная область течения имеет место на определенной плине стенки. В срелнем теплоотлача при переходном режиме возрастает от 237 значения, соответствующего лампнарному течению, до значения, соответствуюшего турбулентному движению жидкости. Наибольшее и наименьшее значения коэффициента теплоотдачн в переходной области можно определить соответственна по урзвнениям (10-15) н ()а(5).
Изменение коэффициента теплоотдачи при подьч " вином свободном движении вдоль вертикальной стен(! ьн и связь этого изменения с характерол~ движения показаны на рис. 10-5. эе канув чзэьээт При ламинарном течении коэффициент тсплооттеээсогзэчэ эээ да!и уменьшается по высоте пропорционально х 'ээ. с осел ых а и. э- В переходной области течения козффидиент теплоотдачп нестабилен во времеви и в среднем увеличивается до значений, характерных для турбулентного течения.
Прп турбулентном течении коэффициен~ теплоотдачп от х не зависит. Рисунок 10-5 показывает зависимость а только от х. Перемсоность физических параметров н М по высше может привести и к изме. нениго коэффициентов теплоотдачн. Г. Теплоотдпча при свободнолг движении около гориэонгсльной трйбы Описанная картина своболного движения вдоль вертикальной стен- ки тнпична также н для свободного движения у наклонной степки,шаров, горизонтальных круглых и овальных труб.
Большое практическое значевне име- эг,(-5 ь,'АР гэ й ет тепзоотдача горизонтальных труб. (Г~> ы '( ХаРактеР свободного лвиженнЯ оно- О)! эГУ, л 'ээ), ло горячих горизонтальных труб пред- (э ставлен иа рис. 10-6. При прочих равных успениях чем больше диаметр труб, тем аероятпес разрушение ламинарного течения. У труб малого днаыетра разрушение лэминарпого течения может проэгсходить вдали от трубы. Лля расчета срглних коэффициентов теплоотдачн при с , а „, ™ свободном ламинарном движении около горизонтальных труб может бмть использована формула И.
М. Михеевой (Л. !28) Низы=0.50(Ог эРг )аы(Рты/Рг,)илй (10-16) В формуле за определяющую принята температура жидкости или гааа взяли от трубы, в качествв определяюшего размера берется диаметр трубы. Сопоставление формулы (10-16) с опытными данными представлено на рнс. 10-7.
Д. Тэплоогба«а прн очень лгалых эначенитх комплекса ОгРг Л. С Эйгенсоном было обнаружено, чю для тонких проволочек (0=0.2-:2 мм) условия теплоотдачи своеобразны. Так как поверхаость проволоки мала, то и количество передаваемой тепиоты незначительно. При малых температурных напорах вокруг проволока образуется не- 238 и' б б ы б б гб* г б б б гб г б б б гбг х « б бгбб Рб«. !О-у.
тгэбаоша» гэ»»оьх»э» хм '»»»э о об крезо»тббь»нх тэтй подввжная пленка нагретого воздуха. Этот режим называется плен о ч н ы ы. Плеаочиый режим обнаружен при числах (Пг»мРг„) <1, внлексы «сг» и «П» показывают, что определяющими вели»нивки являютсятемпеРатУРа (,»=0,5((б+(б) н ДиапетР бй ПРи пленочном Режиме Ип~ б= -0.5, откуда о-05(ХЩ.
Тагнообмен осуществляется теплопроводностью. Пленочный режим весь»!а неустойчив. В не!спорых случаях уже при (Пг брг„))10» появляются конвсктивныс таки о число Нуссеаьта увезячовается при росте Пгрг. Этот режим является переходным от гшевочного к ламинарному. Он имеет место при значениях (Сг, !Рг»,), примерно меньших 5 10». Ннибольшее значение коэффициента твслоотдачи прв переходном режиме описывается «равнением М.
А. Микеева Нп„«=1,!8(Пгб Рг )'л. Наименьшее значение соответствует пленочному режиму. я.з. шплооамжг пэи своаодном движении жидкости а Огэьниченном пэосгэанстве Если объем жидкости г!евешгк, то свободные движении, возникающие у других тел или частей данного тела, раснпзоженных в этом объеме, ищут скаэыпаться на рассматриваемом течении. Разделить зтп двг!женг!я и рассматривать нх по отдечьнасти очень трудбо, а порою и невозмозкво. Движение н теплоотдача зависят прн это»! как от !юда жвдкоств, ее температуры и температурного напора, так и от формы н размеров пространства.
В горизонтальных щелях, образованных двумя плес»вин стенками, процесс определяется расположением нагретых н холодных поверхностей, расстоянием межпу ними и распределением температуры степин. Течение жплкости может отсутствовать, если температура веркней стенки постоянна в больше теыпературы нижней (ряс. !О-йв). Сказанное справедливо для жидкостей, у которых плотность уменьшается с увелпченнем температуры. Неравномерность темнерэт)ры стено» снособстпует появлению конэекцип. Если температура нижней стенки болыпе, чем температура верхней, то при определенных условиях н щели возникают конвекционные токи.
Горячцс частицы жидкости, имею!лис меньшую плотность, стре- йд) матса вверх. В щели появляются восходящие потоки, чередугащиеся межлу собой (рис. 10-8,э). Поле потока, рассматрнеасмое сверху, имеет ячеистую структуру с более или менее правильными шестигранными ячейками. Внутри этих ячеек поток движется вверх, а по периферии ячеек он возвращается вниз. Такое течение имеет место примерно прн Сггрг 1Оэ-:45.10з. Прн Сггрг(45 10э наступает развитое турбулентное течение, ячеистая структура может сохраниться только вблизи нижней стенки. В вертикальных щелях в зависимости от расстояния 5 между стенками пнрк»ляция жидкости может протекать по-разному. Если Ь велико, то восходящий и нисхолящий потоки лвижутся без взаимных помех (рис.
10-8,а). В этом случае пиижение имеет такой же хараюгер, кан и в неограниченном объеме. Если же б мало, то вследствие взаимных помех возникают внутреваие циркуляциопные контуры ',рис. 10-8,6). Высота контуров й определяется шириной щели, родом жидкости и интенсивностью процесса. Если Пгэ<124рг ээ(0,955+ Рг)115, где 1 — высота слоя, та перенос теплоты между стенками может быть вычислен по уравнениям теплопроводпости. Отклонения — и — ! уы з .м(Г~ имеют месго только па конг: т Х цах щели на высоте, равной ~1' ')ГЭ '! э 1«+ г/ В шаровых н гори- Д,у гш х~~~ ~~~э! зонтальпых цилиндричесних прослойках !! !1 циркуляция жидкости может д! протекать согласно схеме, ,8! ' '„,' )! (- изображенной ва рис. () 'Г='г( (.
г'г~,-) Г~~~ 10-8,д — ж. Течение развива- ,-1,! ' ! (г,'( з,, ) )1 ется лншь в зоне, лежащей ,Ь ~ ! ! выше нижней кромки пав = гретой поверхности. Ниже ! (з) ) —:=--- — . этого уровня жплкость неподвижна. Если же нагрста а! внсшиян цилиндрическая нов — верхность, то движение жидкости охватывает пространство, расположенное ниже и! э (( /г~ .(-г))1 1, верхней кромки холодной но! ,- в -.! - †, , '.; ". . г у) верхиогти. При интенсивном )1,)1 )( '1) ) '.,((! ..: теплообмене движением мох — ".—.=.~ — -..-. -4( — жег быть охвачена вся жила! ,эг! кость.
Рэс. 1О.н. Оэ бахе е эээжеиэе э огээшчшэом При практических расобьеые. четах обычно необходимо определить тепловой поток через слой жидкости. В расчетной практике приаято заменять сложный процесс переноса тепаоты через !цели эквивалентным процессом теплопроводности. Средняя плотность тсплового потока г) условно вычисляетсн по формулам теплопроводности (гл. 2).
Для плоского слоя а (1' ~) (10-1 7) где ! в — так называемый эквивалентный коэффициент теплопроводности, учитывающий нервное теплоты через щель как теплопроводностью, так н конвекнией. Отношегсие е .=4,)Л, где Л вЂ” коэффициент теплопроводностн жидкости, харагперизует влиииие конвекцни на перенос теплоты через щель. Величина щ является функцией комплекса ОгРг. Зависимость е =Г(Огрг) предстанлена на рис.
10-9 (Л. 124). Для составления графика рис. 10-9 использованы опытные данные Д. Л. Бояриицева, Муль-Рейера, Девиса, Бекмана. Крауссальда н др. для вертикальных и горизонтальных плоских щелей, кольцевых н сферических слоев, заполненных газом нли капельной жидкостью. с.:-л,в~ Д ' гш Ф Ггссыг и" Рве. !О-Н. Экввввынтвая тсээсарсвслиссть сра св бсхвсн з эжеанэ огрсвнчсвэ н сбьене. При определении чисел подобия независимо от формы прослойки за определяющий размер принята ее толщина б, а за определяющую температуру — средняя температура жидкости 1сг=0,5(1,т+1,т). В случае малых значешй аргумента [(ОгРг), лч.„!(Р), кэк следует нз графика рпс. 10-9, з,=! и л,=л, т. е. герерага тегюоты от горячей стенки к холодной осуществляется только теплопроводностью. Г!рн 10'ч.(бгрг) ч 10' (кривая 1) сс=О,!05(Сг РЛ',„с, и при 16'ч (СгРг) л 10" (кривая 2) „=.0,40 (агрг),'„ (10-19) По Михееву, введу приближенности формул (10-19) и (10-19) для асей общстк значений аргументов (Огрг)„л з !О' можно принять зависамость с„= 0,18(От Рг)с; (10-20) с некоторой погрешностью аппроксимирующей экспериментальные данные, представленные на графике рис.
10-9 (крявая 8). Предложен ряд формул для расчета отдельных задач свободной коивекции в ограниченном обьеме (Л. 24, 49, 107 и др.). В перечислена сг 241 вых работах рассмотрена сэоболиая конвекцня у вертикального ряда горизонтальных труб, у вертикальной стенки с вертикальными ребрами, в горизонтальной щели, а горизонтальаом цилиндрическом слое при различном положении внутреннего тепловыделяющего трубчатого элементз и друтие практически важные задачи. Рассмотрение всех этих задач выходит за рамки учебного курса. Глма одиннадцатая ОТДЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕЛЛООБМЕНА В ОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ ы.т. тяппоотдлчл жидких ыитьдиов Расплавленные лгеталлы применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить ввтевсивный отвод теплоты от поверхности нагрева пли когда при низком давления требуется иметь высокую температуру рабочей жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
