Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 19
Текст из файла (страница 19)
На этой же фиг. 60 приведены опытные данные и других исследователей; кривая 1 построена по опытам Михеева [64], кривая 2 по опытам Рейера, кривая 3 по опытам Мак-Интайра [104] и кривая 4 по опытам Эйгенсона [93]. Кривые располагаются значительно выше кривой А-А, это обстоятельство свидетельствует о повышенной турбулентности риях подобия и представляются в виде зависимости д[и =7'Яе). В качестве определяющего линейного размера о5ычно берут диаметр с[ обтекаемого цилиндра, а скорость ге относят к самому узкому сечению канала, в котором расположен цилиндр.
Опыт показывает, что коэффициент теплоотдачи заметно зависит от температуры и направления теплового потока. В результате специальных исследований автора [64] было установлено, что при нагревании воздуха значение коэффициента теплоотдачи выше, чем при охлаждении; разница между ними в среднем составляет 10 — 208ее. Для обоих направлений теплового потока и разных температур однозначная зависимость между критериями подобия получается лишь в том случае, если за определяю1цую температуру принять среднюю температуру воздуха к. Если имеющиеся в литературе данные соответствующим о5разом переработать и сопоставить, то зависимость между критериями получается все же многозначной. Эта миогознач- „7 Таблица 75 ность обУсловливаетсЯ Различ- знйчение с и и е формуле [01 ными условиями проведения 108 ТЕПЛООТДАНЛ ПРП ВЫНТЖДЕННОИ ДВИЖЕНИИ Г Гл $ .О о о И Ф и о О О о З о Ф э Ю о о о 6 о о Я 4!51 тьитдопе1етл'!л прп пО!ыре'и!Оч Ом!и!лпин т'Уб )Щ Значения постоянных с и и для потока нормальной турбулентности приведены в табл.
17. Таблица 77 Значения постоянных с и и в формуле (1О) Приме еее ме Яеу 5 — 80 0,93 ЕΠ— 5 10т 0,715 5 10а и выше 0,226 0,40 0,46 0,60 Приведенные здесь значения с получены путем пересчета данных из табл. 16 в) Влияние у гл а а та ки. Приведенные выше формулы для теплоотдачи труб в поперечном потоке воздуха справедливы только для случая, когда угол ф, составленный направлением потока и осью трубы, называемый углом атаки, равен 90'. Для практики большой интерес представляет зависимость теплоотдачи труб от угла атаки.
Впервые иссле- ' Уста!!Овлснный факт влияния турбулентности потока на тепаоотдачу можно использовать дая оценки турбулентности потока путем сРавнения коэффициентов теплоотдачи, принимая аз единицу сравнении тепаоотдачу в незавихренном потоке. потока в опытах многих исследователей, что является причиной невозможности их согласования между собой'. Кривая А-А, соответствующая нормальной турбулентносеи, при тсе =6001) претерпевает перелом. Левая ветвь этой кривой имеет тангенс угла наклона и =0,46, а правая и =- 0,60. При искусственной турбулизапии потока все кривые являются прямыми без перелома и тангенс угла их наклона равен и = 0,60; под таким углом они идут до слияния с левой ветвью кривой нормальной турбулентности.
Из этого факта следует, что чем сильнее турбулизапия потока, тем раньше, т. е. при меньших значениях )лег, она начинает сказываться на теплоотдаче. б) Влияние рода жидкости. Большинство экспериментальных исследований по теплоотдаче труб в поперечном потоке были проведены с воздухом. С водой и другими капельными жидкостями было проведено всего лишь две-три работы Из них наибольший интерес представляет работа В. И. Гомелаури 114), которая была проведена с водой и трансформаторным маслом. На основе этих данных влияние физических свойств жидкости на теплоотдачу достаточно хорошо учитывается критерием Прандтля в степени 0,4. В этом случае обобщенная формула, применимая как для капельных жидкостей, так и для газов, имеет следующий вид: 1Лти = С)тес", РГ' . (10) 110 тяплоотдача п1си вынкжцкнном двнжкнин 1г,.
а ю л~ л~,ур ю Фаг. 51. Завмсамоста тецлоотлачл цв лиалра от угла атаки ф. Х ° д ол, ол ол а=0 226 — ~ 1 ° ~-У 1 =О 1" 1 ккал1мв час "С. [11) Коэффициент Р является сложным комплексом из физи- 1' с' ческих параметров: ~9=0,226 (3600) ' — цл . Ь,я)"' дование этого вопроса было выполнено А. С. Синельниковым и А. Чащихиным [79], результаты которого представлены на,фиг. 51. Здесь по оси абсцисс отложено значение угла атаки ф, а по оси ординат — значение е , которое представляет собой отношение теплоотдачи при угле атаки ф к тепло- аф отдаче при ф=90', т.
е. а = е в Как видно нз фигуры, с уменьшением угла атаки значение а резко падает. г) Влияние формы тела. Явление теплоотдачи призматических тел прямоугольного, квадратного, овального и любого другого сечения еше более сложно, чем для круглых труб. Здесь помимо уже вя известных появляется ноlд вый фактор — ориентировка призмы относительно потока. Некоторые данд8 ные по этому вопросу имеются в работе Л.
Д. Бермана [61, а также в работах Рейера и Гильперта. ЮР От формы тела него ориентировки в потоке зависят условия обтекания и теплоотдачи. Поэтому литературными данными можно пользоваться лишь для геометрически подобных тел. Малейшее отклонение может привести к абсурду; надежные данные в этом случае могут быть получены лишь из опыта. д) Р а счетные формулы. Упрощать формулы(9) и(10) в общем случае нецелесообразно, ибо для определения постоянных с и и все равно необходимо значение критерия Йа, а коль скоро оно известно, рациональнее вести расчет по обобщенным формулам. Поэтому ниже упрощенная формула дается лишь для наиболее часто встречающегося случая, когда и=0,60. Развертывая формулу (10), получим: !51 ткплоотдАИА пр!л ноппркчном омынлнии тгнн Таблица 18 Значения 12 для воздуха гоо ~ зсо ! оа: о ! ао 2,90 3,10 3,55 4,20 3,25 3,80 5,00 Таблица 1й Значения )7 для воды !со ~ 350 се с о ~ то 13,5 15,7 19,6 21,0 25,8 17,8 22,0 24,3 Пример 17.
Определить коэффициент теплоотдачи в поперечном потоке воздуха для трубы б = 20 мм, если 11 — 30'С и ш = 5 м)сек. При 11 — 30'С 1. =0,0222 акал)м час чС, «1 — 16,6 10-с мт)сек. ши 5 002 )се1 — — — !66 !О з — 6,02 1О«. По найденному 77е1 из табл. 16 определяем значения с и и: с= 0,197 и и=об. После подставки вх в формулу (9) получаем: 57и 1 — сйе~ — 0,107 6 020о з = — 0,197 186 = 36,6, откуда 1«и1 11 36,6 0,0222 — — 40,6 ккал!мт час С.
Если до олнительно задзно, что фактор турбулентности потока р — 1,2 и угол атаки ф = 60', тогда на основании вышеприведенных даййых полученное значение а надо умножить на с и «4 . Из фиг. 51 прв 9=бои, «4 — 0,94. Окончательно имеем а'=а с с =40,6 1,20Х Х0,94=45,8 клал/мт час С. Пример 18. Определить коэффициент теплоотдачи в поперечном по- токе воды для трубки а=20 мм, если т =20'С и ы=0,5 м/сек. 1 При т =20ьС ! =О 51 ккал/м час сС, « = 1 ° !О-слстсе«с и 1 1 " ' 1 а =5 1.10-! м')час, 1 ы б О„б.О,ОФ 77е1 = — =,*',О 'з — 1. 10, «1 36ОО 1.!ОРг = — = — =7,06, 1 а 5,! ° !О Здесь Л ккал!м час оС, с ккал!кг'С, р кг сек/мз, к м!сект, у кг!мз, с1 м, те м!сек и а икал)мт час 'С.
Значения 1« для воздуха приведены в табл. 18 и для воды в табл. 19. ))2 тьплоотдлчл ш и ныпяждкнном двпжннии (г Из табл. 17: с=0,226 н а=0,6. Подставляя втн величины в формулу (О), получаем; 77а = — 0,226 7се~~" Ргои .=0,22о 26! 2,18 = 123,7, !чау 17 !23,7 0,61 — — ..= 3 160 акал/мг час 'С.
0,02 Ряды 7 Э Э 2. Пучки труб. Процесс теплоотдачи еще более усложняется, если в поперечном потоке жидкости имеется не одна, а целый пучок(пакет) труб. Последние можно расположить по-разному; на практике широко распространены коридорное или шпхллптное расположения труб (фиг. 52). Характеристиками пучка являются: диаметр труб а' и относительные расстояния между их осами по ширине пучка т'.,= и его глубине т'. = — .
хт кг а г — и От схемы компоновки пучка и значения параметров Е, и ~ г в сильной мере зависят характер движения жидкости и омыванне трубок (фиг. 53). Условия омываиия первого ряда трубок в обоих пучкахблизки к условиям омывания единичной труоки. Для последующих же рядов характер омывания изменяется. В коридорных пучках все трубки второго и последующих рядов находятся в вихФнг. 62. Схемы расположения труб в резой ЗОНЕ ВиереДИ Стоякорндорных(а) и шахматных (б) пучках.
щих; между трубками по глубине пучка получается застойная (мертвая) зона со слабой циркуляцией жидкости. Поэтому здесь как лобовая, так и кормовая части трубок омываются с значительно меньшей интенсивностью, чем те же части одиночной трубки или лобовая часть первого ряда в пучке. В шахматных пучках глубоко расположенные трубки по характеру омывания мало чем отличаются от трубок первого ряда. В свете описанных особенностей омывания большой интерес приобретает работа Г. Л.
Михайлова [62], посвященная изучению изменения теплоотдачи по окружности труб для различных рядов в коридорных и шахматных пучках. й 181 ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫВАНИИ ТРУБ ПЗ результаты этого исследования приведены на фиг. 54. Здесь по оси ординат нанесены не абсолютные, а относительные а значения коэффициента теплоотдачи †. Если известно сред- у нее значение коэффициента теплоотдачи а, то по кривым фиг. 54 легко может быть найдено и его локальное значение пу . Из рассмотрения кривых следует, что для первого ряда коридорных пучков из- — = — Я::ф менение относитель'ной теплоотдачи по окружности в точ- — - -= — — р— ности соотв тствует таковой для одиночной трубки (ср.
фиг. — "-:=т- — — = 48). Для шахматных пучков кривая имеет такой же характер, — ~ -~: ~» — -:-Г~1~~~'~' но изменения здесь '= " =- .7~2".—.--- более резкие. характер кривых относительной тепло- — -: — — тьд'~'--- отдачименяется. Типовыни становятся Фиг. 83. Характер движения жидкости в пучкРивы~~ пРиведенны ках на «ругдых труб на фнг. 55. В коридорных пучках максимум теплоотдачи наблюдается не в лобовой точке, а в расстоянии 50' от нее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
