Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 21
Текст из файла (страница 21)
22). Опыты проведены как с шахматными, так н коридорными пучками при 7, =Хт — "-2а. Таблица 22 й 151 теплООтдАчА при пОпеРечнОм ОМЫВАнии тРуБ 119 формул для этого случая не имеется. Для ориентировочных расчетов может быть использована следующая формула: /1/ ~мДв~и Р о 4 (18) Значении и, в' и с в формуле (!8) Коринор. Шахмат. Примечание вв ввм При хх/вх = 1,2+3 с= 1+О,! х,/а при х,/в/) 3 с=1,3 0,60 0,65 0,65 0,65 0,171 О, 157 0,157 0,157 0,60 0,171 0,60 0,228 0,60 0,290 0,60 0,290 Применимы лля круглых труб х,/х! = 1,2+ 5 хх/а =1,2 —;5 /Зе = 5 10' —; 7.104 Пример 19. Определить козффипиент теплоотдачи для восьмнрядх, хе ного коридорного пучка прн диаметре труб а'=40мм, — = 1,8и — = 2.3.
х/ Средняя температура воздуха С =300оС, средняя скорость в узком сечео нин ив=10 м/сек и угол атаки Ф=60'. Расчет производим по формуле (12). Из табл. 20 определяем значения постоянных: с=1+0,1 ° 1,8=1,18, для первого ряда и=060 и в„,= =0,15, для второго и всех остальных рядов пав и О,бо и в =0,138.
Значения физических параметров воздуха прн Су — 300оС: 17 — 0,0369 ккал/м час 'С и ху — — 49,9 10-4 м'/сек. нва Далее вычисляем значение /Зе 10.0,04 / х 49 9 10 з —— 8,03 ° 10'! ) егп — 220 и / е/и — 345. Подставляя зтн значения в уравнение (12), получаем: для первого ряда: 51иг — свм /7е~~'~ = 1,!8 0,15 220 = 39, откуда и,=!Уи — = ' =36 ккал/мх час'С; 1/ 39 0,0369 1 вв 004 для второго и всех остальных рядов 5!и/ — свм )чвеу'~ = 1,18 0,138 345 = 56,2, откуда )тир ' "у 56,2 0,0369 ое — — д — !) 04 — 51.7 ккал/ми час С.
которая получена из формулы (12) путем введения критерия Рт и соответственного пересчета значений коэффициента а (см. табл. 23). Таблица 23 120 ткплоотдлчл при вынрждкнном движении 1г а Средний коэффициент теплоотдачи пучка при теплообмене с воэлухом и 4=90ь: а1 4. 7.аэ Зб+ 7.51,7 а„„= — 8 — 8 — 49,6 ккал!жа час С. Теперь следует внести поправку на угол атаки.
По данным табл. 22 при 4 = ооь с =0,94, следовательно, а„„=0,94. 49,6=46,6 ккал)жэ час ьС. 16. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ДВИЖЕНИИ ЖИ ДКОСТИ ВДОЛЬ ПЛОСКОЙ СТЕНКИ (ПЛИТЫ) 5,88х — / хт 5„= — =5831/ УАе ' жа' (а) где — кинематическая вязкость жидкости, лет/свк;тио — скорость течения жидкости вне пограничного слоя, лг)сак и )се= — "х. По достижении критического значения числа Рейнольдса 1)се = 4,85 10') ламинарный пограничный слой переходит кр в турбулентный с тонким ламинарным подслоем'. Толщина т Ламннарный йодслой является аналогом ламвкарного пограничного слоя при турбулентном движении жидкости в трубе.
При движении жидкости вдоль плоской стенки появляется ряд новых особенностей явления. Если стенка или плита омываетсЯ потоком, имеющим скоРость юо, то эта скоРость по сечению потока остается неизменной. Резкое ее изменение наблюдается лишь у самой поверхности стенки. Здесь вследствие трения всегда образуется пограничный слой и внутри Фиг. 58. Схема движения жидкости при этоГО слоя скорость обтекании плиты.
изменяется от тпа до нуля (фиг. 58). Было установлено, чго у стенки образуется, так называемый, ламинарный пограничный слой, толщина которого по направлению течения жидкости постепенно возрастает. )ча расстоянии х лг от переднего края плиты толщина ламинарного слоя равна: ткплоотдлчл плоскои станки 121 й 161 турбулентного пограничного слоя по длине плиты изменяется по следующему закону: Ж Зная йе,~, нетрудно подсчитать и длину участка хк с ламинарным пограничным слоем и максимальную !предельную) толщину этого слоя, а именно: х =4,85 10'-'- и 8 =4,06 10' — ". кР аЕЕ «Р е ЕРЕ ' для воздуха вычисленные значения х, и 8, при 7 =20'С и разных гее приведены в табл.
24. Таблица 2б 2 ) еО ( 20 к„«1«ек ! 1 ( 2 1,57 0,76 0,38 12,7 6,36 3,18 7,6 3,8 63,6 31,8 0,16 «Р 6«р 1,3 Для воды эти значения в 15,7 раза меньше. Из таблицы следует, что на отдельных участках плиты характер движения жидкости в пограничном слое различен. Это различие определяется родом жидкости, ее скоростью и температурой. В целом явление движения жидкости вдоль плиты довольно сложно и при наличии теплообмена оно еще более усложняется. По теплоотдаче плоской стенки (плиты) наиболее популярны данные Юргеса 11021 и Франка [98].
Первый провел свои опыты с вертикальной плитой О,бх0.5 л22 при температуре стенки 7 =50'С и температуре воздуха 17 — — 20'С. Второй с плитой 0,7 х 0,7 л22 при 7„= ЗΠ—:50' С и 7 =5 —:-20'С Каждый из этих авторов предложил свои формулы, которые обычно приводятся в справочниках и учебниках.
Так как эти формулы даны в виде зависимости типа а=епеа, то они справедливы лишь для тех условий, в которых проведены опыты, тем более, что эти формулы не учитывают ни влияния длины, ни своеобразия и сложности движения при обтекании плиты. Поэтому по формулам Юргеса, например, обычно получаются слишком высокие значения коэффициента теплоотдачи. Как известно, опытные данные доллсны представляться в виде критериального уравнения.
Именно в таком виде в обработке автора данные Юргеса и Франка представлены 122 ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДНИЖЕНИИ [ Гл. 4 на фиг. 59. Здесь за определяющую температуру принята температура воздуха у, а за определяющий размер длина плиты 1 по направлению потока. Как видно из фиг. 59, обе серии опытов для плит с гладкой поверхностью довольно хорошо укладываются на общую прямую, удовлетворяющую следующему уравнению: № =0,032)се '. (: капельными жидкостями Опыты не проводились.
Поэтому для них расчетную формулу можно получить из уравнения (19) путем введения в него критерия Рг и соответствующего пересчета значения постоянной с, а именно: Тч'и = 0,0366йетк Ргт'~. (20) Формула (20) нуждается в опытном подтверждении.
В настоящем виде ее можно применять лишь в ориентировочных расчетах. Формулой (19) Л~лллмл) учитывается влияние многих факторов, поэтому она точнее и правильнее отра+~ жает условия проте'л кания процесса, чем ,ит лдулл, лл формулы Юргеса или Франка. Однако, формулой (19) не ,р алм л1амвм учитывается еще ччмллл нЛИяниЕ начальной турбулентности пото г г Лр~ тока, которая, как лвг и при внешнем обте° Фнг. 59. Теплоотдача прн обтекании плиты. канин трубы, может зависеть от внешних обстоятельств, несвязанных с рассматриваемой плитой. Кроме того, при малых скоростях обтекания может сказаться влияние свободного движения среды.
В таких случаях необходимо всегда проводить проверочный расчет по формулам, рекомендованным для случая свободного движения (гл. 3). Тогда из двух полученных значений коэффициента теплоотдачи окончательно выбирается большее. Пример 20. Гладкая плита шириною Ь=1 лс н ллнной у=1,2 м облувается вовдуком со скоростью тва=4м/сел. Определить ковффнпнент теплоотдачн а н полную теплоотдачу О, путем соприкосновения, если т с 80'С н ту 20' С ТЕПЛООТДАЧА ПРИ 1<ИПЕНИН й 171 123 При 17 — 20'С 17 — 0,0217 ккал1м час'С и ву — — 15,7 1О-вмв7сек, <евг б 1,2 Яеу — — — 15 7 10 в — 4,58.10в и Яелц — 3,38 10<, "У Фа =0032 Ясов 0032.338.!ов — 108.10в откуда 1<1ау '17 1,08 1Ов 0,0217 а ' * 19,5 ккал7ла часе С, Щ =а Гав=19,5 1,2 60=1400 ккал7час.
ГЛАВА ПЯТАЯ ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ЖИДКОСТИ Теплоотдача при кипении жидкости и конденсации пара сопровождается изменением агрегатного состояния рабочего тела. Это обстоятельство порождает целый ряд специфических особенностей протекания явлений и сильно отличает их от конвективного теплообмена однофазной жидкости. 17. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КИПЕНИИ ЖИДКОСТИ 1.
Общее описание процесса. Самой характерной особенностью процесса кипения является образование паровой фазы — пара. Темпера гура образующего пара — температура насыщения 1,, как известно, определяется внешним давлением. Прн заданном давлении температура насыщения любой жидкости имеет определенное значение, которое остается неизмененным в течение всего времени кипения. Равной температуре насыщения обычно принимается н температура кипя1цей жидкости. Однако, это не соответствует действительности; опыт показал, что кипящая жидкость всегда несколько перегрета, т. е.
ее температура 1 выше температуры насыщения 1,. На границе раздела между жидкостью и паром всегда имеевся некоторая разность температур Ь = 1 — 1„значение которой определяется физическими свойствами жидкости и интенсивностью парообразовання. По величине эта разность невелика; например„ при кипении воды в атмосферных условиях Ь = 0,4 †: 0,8' С. В направлении от свободного уровня к нагретой поверхности температура кипящей жидкости почти постоянна (фиг. 60). Резкое ее возрастание наблюдается лишь в слое толщиной '2 —:б мм у пзгреваемой поверхности; температура же частиц жидкости, непосредственно соприкасающихся с поверхностью нагрева, конечно, равна температуре последней.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
