Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Таких максимумов два и расположены они как раз в тех областях поверхности трубы, где происходит удар набегающих струй. Лобовая же часть непосредственному воздействию омывающего потока не подвергается, поэтому здесь теплоотдача невысока. В шахматных пучках максимум теплоотдачи для всех рядов остается в лобовой точке '. Приведенный анализ показывает, что теплоотдача труб в пучке, а также изменение теплоотдачи по окружности 1 Резкое изменение теплоотдачи по окружности в пароперегревателях, например, приводит к местным термическим перенапрнженьям материала в местах максимальной теплоотдачн, в реаульта е чего происходит авария.
Зная среднее тепловое напряжение, с вомоптью кривых на фиг. 84 можно подсчитать и местное. Полробнее по атому вопросу смотри в работе Кружилина и Рассудова [48). 8 М А Миааав. 114 теплоотдАчА пги ВынужденнОм дВижении 1гл. а 80 2,0 б8 н ав.бо 1,8 н ыбе н Г,а 1,4 т,г Гд бо й8 08 04 02 о зо во зо гзо гво гво о зо 80 зо гга гво ~во Р Фиг. 54.
Изменение теплоотдачи по окружности труб для различных рядов в коридорных и шахматных пучках. сти и других факторов проведено довольно большое количество исследований. Имеются обширные исследования В. 1т1. Антуфьева и Л. С. Козаченко 14) и Н. В. Кузнецова 1501. На основе зтих работ можно сделать ряд обших выводов: а) теплоотдача первого ряда различна и определяется начальной турбулентностью потока; б) теплоотдача второго и третьего ряда по сравнению с первым постепенно возрастает. Если теплоотдачу третьего ряда принять за 100%, то в шахматных и коридорных пучках теплоотдача первого ряда составляет всего лишь около 60 %, а второго в коридорных пучках около 90% и в шахматных около 70%1 причиной возрастания теплоотдачи является увеличение турбулентности потока при прохож- т При.выборе компоновки пучка необходимо учитывать также его гидравлическое сопротивление (см.
$41 и 42) и засоряемость. в основном определяются характером обтекания. При изменении условий омывания меняется итеплоотдача. Последнее обстоятельство с успехом может быть использовано при компоновке пучков. В некоторых случаях более выгодным оказывается замена круглых труб удобообтекаемыми или овальными '. По изучению теплоотдачи в зависимости от типа пучка, диаметра труб, расстояния между ними, температуры жидко- й 151 ткплоотдхча пги попкгкчном омыпании тгкв 115 денни его через пучок; начиная с третьего ряда, турбулентность потока принимает стабильный характер, присущий данной компоновке пучка; в1 по абсолютному значению теплоотдача в шахматных пучках при значениях скорости, обычно наблюдающихся в современных теплообменниках, выше, чем в коридорных, что обусловливается лучшим перемешиванием жидкости, омывающей трубы. Каждый из вышеназванных авторов при обработке опытных данных обычно применял свою методику.
В результате этого оказалось, что рекомендуемые ими форму- йе лы помимо сложности да- яеч1Ф 70а ют еще большие расхож- в йг дения. Так, например, применение формул Антуфье- о 1ч ва и Кузнецова приводит / к расхождению в значениях коэффициента тепло- 80 отдачи от 20 до 50%. При- 7е чина этого расхождения в 2 основном кроется в раз- Ю личин методики обработки и выборе определяю- Оп щей температуры, турбулентности' потока и на- л и га яг го тго 150 1вд 04 правления процесса. 1в Выше для единичной ф„„, 55, Типичное квмекекие теплооттрубки было установлено, дачи по окружности труа в коридорчто влияние температуры ных и шахматных пучках.
и направления теплового потока хорошо учитывается выбором 'средней температуры газового потока в качестве определяющей. Вполне законно этот вывод распространить и на пучки. Далее, там же было установлено, что теплоотдача очень сильно зависит от начальной турбулентности потока. Так как в Различных опытах с пучками начальная турбулентность потока была различна, то ее влияние при изучении теплоотдачи должно быть исключено. Поэтому закономерность теплоотдачи должна устанавливаться лишь для четвертого или пятого ряда, когда турбулентность потока приняла уже стабильный характер, присущий данному пучку.
Исходя из таких предпосылок, Д. А. Литвинов 1551 заново переработал опытные данные Антуфьева и Кузнецова и получил новые, более простые зависимости, которые можно представить следующей формулой: № =па 1се". (12) 116 ткплоотдлчл пги вынгждкнном движкнии (г Формула (12) применима лишь для случая омывания пучка воздухом или дымовым газом. За определяющий размер здесь принят диаметр трубок Ы, за определяющую температуру— средняя температура, газового потока уу, а скорость отнесена к самому узкому сечению в пучке (ряде).
Для первого ряда в коридорных и всех рядов в шахматных пучках и=0,60, для второго и всех последующих рядов в коридорных пучках и =0,65. Для и=0,60 и а=0,65, ю в ч. ° о 1 2 Г г 10~ Уо л З ге о б Ре Фаг. 56. Теплоотдачв для яучков аа круглых труб. но при с=1 и а =1, на фиг. 56 функция (12) представлена графически. ~ ~ри расчетах найденное из графика значение ЛГи надо умножить на соответствующие значения с и а .
Коэффициент с для коридорных и шахматных пучков имеет одно и тоже значение и зависит лишь от хг При Е,=1,2 —:3 с=1+0,1Е.,„при Ег)3 с=1,3=сопз1.Поправочный коэффициент е„имеет различи.е значения. В коридорных пучках: для первого ряда а =0,15, для второго и всех последующих а„=0,138; в шахматных пучках: для первого ряда а„ = 0,15, для второго е = 0,20, для третьего и всех последующих а =0,255.
Полная сводка значений всех коэффициентов формулы (1!) приведена в табл 20. 15] ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫВАНИИ ТРУБ 117 Таблица 20 Значении л. ввн и в а формуле 132] Кориаорн. Шахматное Примечание вм При у=1,2 —:3 1 0,60 0,15 2 0 65 0 138 0,15 0,60 Применимы только для круглых труб при 7., = х1/а = 1,2 — ' 5 ~ 7в= х,/а = 1,2 —: 5 и ( )7еу — 5 104 †; 7 104 0=1+0,1— х, а 0,20 0,60 при,— ) 3 хт 3 0,65 0,138 0,60 0,255 4 0,65 0,138 0,60 ~0,255 е = 1,3 = еопа! а=се — ' =се Е( ма (и.)л м В зависимости от значения и формула(13) принимает вид: (!3) )О,а а: са Ет — -04 — в ви при в=0,60 (14) (а,„]о,ео Еа око в вм а, при н = 0,65 (15) ооо и Еа = — о-,ге. (Ре) ' (рб) ' (15) где ЗДЕСЬ тп М/ССК, Т Кг/МЛ, 42 М, Р М/СЕК', ). КкаЛ/М ЧаеоС и р кг сек/ма. Значения коэффициентов с и а берутся из табл.
20, а значения Е из табл. 2!. Таблица 27 Значения Е в формулах (14) и (15) для газов 000 хя с Нт 14,7 15,7 17,9 25,0 16,4 19,2 21,4 25,0 30,4 27,0 28,2 32,1 35,6 Формулы (!2) — (!5) позволяют определить среднее значение коэффициента теплоотдачи а для трубки любого ряда в пучках. Пользуясь затем кривыми фиг.
54, можно опре- Экстраполяцию этих значений за указанные пределы изменения параметров следует проводить с большой осторожностью, ибо возможны резкие изменения закономерности. Если формулу (12) развернуть, то получим: 118 теплоотдАчА пги ВынужденнОИ ЛВижении [гл 4 делить и локальное значение коэффициента теплоотдачи а Однако, последнее требуется лишь при проверочных расчетах пароперегревателей (см.
сноску на стр. 113). Если же требуется определить средний коэффициент теплоотдачи всего пучка в целом, то в этом случае необходимо усреднение найденных значений а, которое производится следующим образом: аьК1+ Та+" +',Тт а У Г, + г; -г ... + ~' (1б) Значение л лля пучков из круглых труб то ~ оо ) ьо го ао 0,98 0,94 0,88 0,52 0,42 0,78 0,67 б) Влиян не рода жидкости. С капельными жидкостями опыты по теплоотдаче при поперечном обтекании пучка совсем не проводились. Поэтому достоверных расчетных где а„ал,..., а — коэффициент теплоотдачи по рядам; Р,, гк и г — поверхности нагрева всех трубок в ряду, а) Влияние угла атаки.
Формула (12) применима лишь для случая, когда поток газов перпендикулярен оси пучка, т. е. когда угол атаки бб [л=90оС. Однако, в практике б' не менее часты случаи, когда т(90'. Проще всего изменел ние теплоотдачи при изменении угла атаки мож~т быть учтено бб путем введения поправочного коэффициента а„ прелставляюбоаа У а ШЕГО СОбОЙ ОТНОШЕНИЕ КОЭф- фициента теплоотдачи при угле 'ба тб атаки [ к коэффициенту Фиг.
57. ЗаВисимость теллоотлачн теплоотдачи при угле атаки в ВУчках от Угла атаки. ь 90о При этом расчетная формула имеет следующий вид: а,[, а~, а~ дол (17) На основании специальных исследований В. А. Локшина [бб) и А. П. Орнатского [741 значение коэффициента а является функцией угла атаки (см. фиг. 87 и табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
