Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 49
Текст из файла (страница 49)
а 5 ~ Прямоугольник со сторопамк а и Ь вЂ” =0 Ь л — =0,1 Ь л — =0,2 Ь а Ь вЂ” 0,25 . а =0,33 . Ь а — =0,5 Ь б ~ Эллипс, а — малая полуось, Ь вЂ” большая а — =О,1 Ь л — =0,3 Ь а — =0,5 Ь а — =0,7 Ь 2а 85 1,81л 76 1,67а 73 1,ба 1,5а 1,3л 62 1,55л~ 78 1,4а ~ 73 1,за 68 1,17а~ 65 свободного движения (турбулизация потока).
С увеличением скорости поступательного движения жидкости, т. е. с возрастанием гсе — влияние последнего комплекса уменьшается и при турбулентном движении оно становится равным нулю [см. уравнение (5311. Точно также влияние этого члена уменьшается с увеличением вя кости и для очень вязких жидкостей (например, масла) оно так же равно нулю (фиг.
159). В случае изотермического движения 7 = — 7; Рг =Рг и 077=0; тогда из уравнения (52) получаем 5 = — (закон Луазейля) А 77е 0,3164 и из уравнения (53) б= ' (закон Блазиуса). 77еоль Значения вквнввлептпого диаметра н ковффициепта А в формуле(48) для различных сечений капала и 401 гидгомкхлннчкскии глсчкт лпплглтон 283 Для газов Рг = сопз1, следовательно, Рг„ = Рг . Тогда из уравнения (52) имеем Е=- — ~1+022( 1 ') и из уравнения (53) 0,3164 Е= о'ода . Это означает, что изменение вязкости газов на сопротивлении совсем не сказывается, влияние же свободного движения при ламинарном режиме остается в силе (фиг. 166).
го го лг о г о,г о,4 ооо,вг г ~, о ого го ~не,, Фнг. 159. с=у(тсе) прн ламинарном нензотермнческом движении вязких жидкостей. в) Ш е р о х о в а т ы е т р у б ы. Шероховатость стенок канала является причиной образования вихрей и дополнительной потери энергии. Поэтому коэффициент сопротивления шероховатых труб есть функция критерия тск и относитель- о ной шероховатости —, где о — средняя высота отдельных выступов на поверхности и г — радиус трубы.
При ламинарном движении шерохо атость совсем не сказывается и сопротивление трения оказывается таким же, как и для гладкой трубы. Пои турбулентном движении шероховатость начинает сказываться как только толщина пограничного слоя Ь становится сравнимой с высотой отдельных выступов о. По мере уменьшения Ь число отдельных выступов, выходящих за пре. делы и тграничиого слоя, увеличивается, и гидравлическое сопротивление возрастает (фиг. 161). Прн Ь (о гидравлическое сопротивление определяется только шероховатостью РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 284 1г а стенки и от Ре не зависит. В этой области по опытам Ни- курадзе (1051 коэффициент сопротивления определяется сле- дующим соотношением': 1 (1,74 ь 2 15 г ') (54) или приближенно (бгз) Значение йе„,~, при котором коэффициент сопротивления становится постоянной величиной„ а гидравлическое сопро- Об ОЮ 1 2 4 б 5 10 15 117, 77е, Фиг. 160.
5 =1 (Лье) цри иеизотермическом движении воздуха. тивлеиие следует квадратичному закону, приближенно может быть определено из сопоставления формулы (55) с формулой (49), а именно: тсе„, =100 =,. т Опыты проведены с трубами трех диаметров: и = 21,50и 100 мм, г при а — — 15, 31, 60, 126, 252 и 507. Шероховатость создавалась искусствеиио, путем закреплеиия иа стенке японским лаком слоя кварцевого песка. 11утем просеиваиия размер песчинок 3 отбирался так, чтобы ота иосительиая шероховатость — для выбраииых трех диаметров труб была г одинакова.
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИИ РАСЧЕТ АППАРАТОВ ЮЛР лСЛГСЕ» й 4о1 285 го ов 04 вр 4о 4у йо йу ва 1д Аа г1 Фиг. 161.5=У(йе,у) лля шероховатых труб. Кривые на фиг. 161 могут быть использованы для определения „гидравлической" шероховатости действительных труб.
Для этого необходимо только для испытуемой трубы снять кривую коэффициента сопротивления и сопоставить ее с кривыми на фиг. 16!. Такой способ определения шероховатости является наиболее надежным и используется довольно широко. ,гз г) Изогнутые тру- мг 61ы. В изогнутых трубах движение жидкости имеет очень сложный характер. Под действием центробежных сил весь поток отжи- ууе о~~~ мается к внешней стенке и течет с повышенФнг.
162. Влияние нагиба трубы на новффипиент сопротивления при ламинарном ной скоростью, а в по- режиме. перечном направлении образуется вторичная циркуляция (фиг. 49). Несмотря на это, критическое значение числа Рейнольдса получается выше, чем для прямых труб, и притом тем выше, чем круче изгиб (при - - = '/1л гсе, = 8 000 ) . Гидравлическое сопротивление изогнутых труб больше, чем прямых. При ламинар- 1иа ном режиме е определяется по кривой, изображенной на лл РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АПНЛРАТОВ 286 [гл е ов фиг. 162.
При турбулентном режиме с„, также выше, чем 1„р, но точных данных для расчета не имеется. При -= ~/ 1 Т! — !ЕЕ визна уже не сказывается. д) Повороты и колена. Повороты, отводы и колена мо!ут быть самыми разнообразными, и данные для расчета их сопротивления имеются в любом справочнике. Они даются или в виде коэффициента с.противления ч, или в виде эквивалентной длины прямого участка.
При пользовании этими данными необходимо сначала выяснить, по какому сечению 1о произведен расчет. В слу- чае неодинаковости вход- 4 бс ного и выходного сечений цв это имеет большое значег — г г ние. Приведенными в спраночниках значениями может учитываться либо только сопротивление сапе мого отвода, либо вместе с ним увеличение сопротивления последующих ог участков, являющееся следе!вием поворота.
Чем больше радиус зао ог йе ов ов 1о кругления, тем меньше ге[ее сопротивление. В тех слуФиг. !бз. :"=у [!![1,) при резком суже- чаях, когда плавный поиии и расширении трубы. ворот невозможен, целе- сообразно делать прямое колено с направляющими лопатками. С помощью направляющих лопаток не только уменьшается гидравллческое сопротивление, но и обеспечивается равномерное омывание поверхности канала за поворотом (см.
фиг. 169). е) Сужения и расширения каналов. Коэффициенты сопротивления резких сужений и расширений каналов являются функцией отношения — меньшего сечения у к !! Л 1 большему у,. Численные значения ",„и ч,„, выбираются по кривым фиг. 163; расчетные скорости здесь отнесены к меньшему сечению канала. По этим же данным определяют коэффициенты сопротивления входа в канал и выхода из него, полагая для обоих случаев -' = О.
ж) П у ч к и т р у б. При продольном смывании пучков труб вдоль оси сопротивление подсчитывается по формулам для прямых каналов, причем в формулы подставляется экви- й 401 ГН 1РОЯГХЛННЧЕСКНИ РЛС'1ЕТ Л1ШЛРЛ108 287 валентный гидравлический диаметр Ы„ †. — . При попереч- 4Т' и Для шахматных пучков при -' ( -': "-=(4+6,6 т)йе, '~. Для шахматных пучков при — !) — ': и "=(5,4+3,4 т) йе Для коридорных пучков: (57) (58) ".=(6+9т)(~') ' 7се (59) В этих формулах скорость отнесена к самому узкочу сечению пучка, а физические параметры к средней температуре потока; т †чис рядов в пучке в направлении движения.
Формулы (57) —: (59) дают коэффициенты сопротивления при угле атаки !!Р= — 90'. С уменьшением угла атаки коэффициент сопротивления убывает. Значения поправочного кози4 зффициента оз —— по данным Локшина 156] и ОрнатР ар, ского [741 приведены в табл. 28. Таблица 38 !о 1 а! ! !о 0,53 0,38 0,15 1О ( !О 1О ЛР 1 0,95 0,83 0,09 3. Мощность, необходимая для перемещения жидкости. Определив полное гидравлическое сопротивление и зная расход жидкости, легко определить и мощность, необходимую для перемещения рабочей жидкости через аппарат. Она про- ном омывании пучков сопротивление в основном можно рассматривать как сумму местных сопротивлений сужения и расширения.
Сопротивление же трения составляет незначительную долю. Однако, в технических расчетах такого разделения не делают, а сразу определяют полное сопротивление по формуле (44). При этом значение коэффициента сопротивления достаточно точно определяется следующими соотношениями, предложенными К. С. Морозовым 16о). РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 288 1гл. Б порциональна произведению секундного объема жидкости на полное сопротивление:; ОзР„ А/= .
"— л. с. 3 000 13.1 11 или ОАРп 3600 102 Т. (60) Здесь Π— весовой расход жидкости, кг/час; йр„ — полное сопротивление, кг/м'1 Т вЂ” удельный вес жидкости, кг/м'1 т1 — к. п. д. вентилятора или насоса; 8 600 — переводный множитель, сек;час; 75 — переводный множитель, кгм/л. с., 102 — переводный множитель, кгм/квт. Уравнение (60) применимо как для вентиляторов, так для насосов. 41. ОПТИМАЛЬНАЯ КОМПОНОВКА И К.
П. Д. ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ К Оптимальная компоновка. Теплопередача в аппаратах зависит от многих факторов, в частности, от скорости движения рабочей жидкости и формы поверхности нагрева. Форма поверхности часто определяется назначением аппарата. Что же касается скорости движения и компоновки поверхности нагрева, то они в значительной мере оказываются в руках конструктора. При вынужденном движении теплоотдача изменяется в прямой зависимости от скорости. Казалось бы, увеличивая скорость, можно как угодно сильно интенсифицировать теплопередачу и тем сократить размеры позер ности нагрева.
Но с увеличением скорости возрастает гидравлическое сопротивление и мощность, потребная на его преодоление. Поэтому вопрос о компоновке поверхности нагрева, а также об искусственной интенсификации теплопередачи должен решаться с учет м связи между интенсивностью теплообмена и потребной мощностью на перекачку рабочей жидкости и создание необходимой скорости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
