Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 15
Текст из файла (страница 15)
(5.3.6) 94 0,00 0,05 0,10 О,!5 О, 20 0,25 0,30 0 35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 О, 65 0,70 0,75 0,80 0,85 О, 90 0,95 1, 00 1, 000000 0,972330 0,891809 0,765605 0,604700 0,422610 0,233857 0,052427 — 0,109593 — 0,243018 — 0,342141 — 0,404823 — 0,432182 — 0,427945 — 0,397629 — 0,347648 — 0,284494 — 0,214056 — О,!41133 — 0,069144 0,000000 1,000000 0,930100 0,735450 0,457288 О,!52473 — 0,120551 — 0,315213 — 0,406!1! — 0,392085 — О, 293054 — О,!42342 0,022792 О,!69685 0,275939 0,331488 0,337426 0,302723 0,240!58 О,!62625 0,080461 0,000000 1,000000 0,703873 0,074881 — 0,363825 — 0,321220 0,031179 0,289820 0,225292 — 0,047658 — 0,246238 — 0,2053!8 0,006836 0,197497 0,228895 — 0 103721 — 0,077!92 — 0,208931 — 0,244089 — 0,195217 — 0,102344 0,000000 Таблица 5.4. Значения числа Нуссельта при ламинарном течении в области стабилизированной теплоотдачи Ионн при Профиль канала Г сопвг 4=сопя! 4,36 3,66 Круг Прямоугольник с отношением сторон а/Ь: 1 0,7 0,5 0.3 О.1 -г-0 Плоская щель (а)Ь-»0) с односторонним обогревом Равнобедренный треугольник с углом при вершине, град: 20 40 60 80 100 120 3,63 3,80 4,10 4,90 6,80 8,24 5,40 2,89 3,0 3,39 4,30 6,10 7,54 4,86 2,7 2,95 3,0 2,95 2,8 2,7 2,7 П р и и е ч а н и е.
Значения Хп „„лля камалов прямоугольного сечения приведены для Зсловия О=соню по длине канала и у,=сапы по периметру. Практические расчеты можно вести по приближенным аппроксимацион- ным формулам: при Е(Е,, «,')г)п.. оиАг(Р /х) па; (5.3.7) при Е>ь',, )ь)п=сопз( (табл. 5.4), т. е, а=соне(Х/0. (5 3.8) Здесь, аналогично (5,1.12), длина участка тепловой стабилизации определяется формулой Реггх — ьО, Мц =3,96+0,917га'г' (5.3.10) дг ь„,/0=ВгРе, (5.3.9) где индекс «т» означаег тепловую стабилизацию, в то ьремя как индекс «г» в (5.1.12) означает стабилизацию гидродинамнческую.
В качестве характерного линейного размера берется эквивалентный ги. дравлический диаметр 0=4ьа)Р. Значения коэффициента А, в формуле (5.3.7) при Т„=сопи( приведены в табл. 5.5. Для кольцевых каналов в случае теплообмена с внутренней поверхностью н при изолированной внешней поверхности стабилизированная тепло- отдача описывается интерполяционной формулой: ни„ Нино уг уп гп уп г а У,П У,б УВ г,г г,б ХП Вэ В/'гву ' и/' а/ Рис.
5 2. Теплоотдача при продольном обтекании пучка цилиндров: а — поперечное сечение пучка, б — средние значения числа Хн , рзссчнтзнного по аканаалентному диаметру П=эя,(0,488 за — 1), н Мо' , рассчнтаннога па диаметру ннлзндра 2Л Та блица 5.5. Значения коэффициента А, в формуле (5.3.7) Овт Форма сечения канала А, Круг Плоская щель с двухсторонним обогревом, /1=25 Раввосторонний треугольник, О=а73, а — длина стороны ~12 70 7 1,61 1,85 1,50 при теплоотдаче от внешней поверхности н при теплоизолированиой внутренней поверхности 5.4. ВЛИЯНИЕ НЕИЗОТЕРМИЧНОСТИ НА КОЭфФИЦИЕНТЪ| ТЕПЛООТДАЧИ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В большинстве инженерных расчетов термодинамические параметры со. стояния жидкости находятся вдали от критической точки, н с изменением температуры существенно меняется обычно только вязкость. Поэтому в первом приближении влияние неизотермичности по поперечному сечению канала ищется в виде функции от температурного фактора вязкости Р5 Ро/р 96 Ре/х — «О, )т)и кн 4,03 ехр 10,185/Ят), 15.3.11) где йт=)ст/% — о~ношение радиусов внешней и внутренней стенок канала.
Стабилизированная теплоотдача при продольном обтекании пакета ци. линдров характеризуется данными, приведенными на рис. 5.2. Коэффициенты теплоотдачи при условии д„=соп81 мало отличаются о1 коэффициентов теплоотдачи при условии Т„=сонат. т. е. отношения значений динамической вязкости при средней температуре потока в данном поперечном сечении канала и при температуре стенки. По Зидеру и Тейту и ркы (5.4.1) где а — отношение истинного коэффициента теплоотдачи к значению, рассчитанному для квазиизотермических условий (при р= 1).
Для гидродинамического сопротивления аналогичные зависимости сложнее. По Б. С. Петухову [5.4] при изменении Р менее чем на два порядка ь=р-"; п=С(Ре/х)~; (5.4.2) при Ре/х<!500 С=230, ш= — 03; при Ре/х>1500 С=0535, т= — О,!. Под влиянием разности температур в вынужденном потоке жидкоств может возникнуть термогравитационная конвекция. При очень малых числах Пекле, что практически имеет место только у жидкометаллических теплоносителей, следует учитывать также продольную неизотермичиость потока и связанный с нею поток теплоты. Этот эффект несколько повышает теплоотдачу, что видно из приведенных ниже данных о стабилизированных значениях чисел Нуссельта при квазиизотермическом течении в круглой трубе с Т„=сопз1: 1,0 3,!6 10,0 31,6 )~100 4,04 3,86 3,74 3,68 3,66 Ре 1Чпиаи .
5.5. ТЕНЛООБМЕН НРИ НАЛИЧИИ ВНУТРЕННИХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОТЫ /зу = ~Ч~ (Аг — А)цг)йг ехр( — 2е х Ре-') + 4„(1 — Ф)/4; (5.5.1) (ГТ> =8 ~Р Н з(Вг — Вс*йи)ехр( — 2Ч'хРе-') +д„/6; (5.5.2) ю=о св Я (Вг — В;*ди)ехр( — 2Чах Ре ') + д~,/4 (5.5.3) 2 Я Ч-'(В; — В!'Чи)ехр( — 2Чзх Ре-') + ди/24 где бг=йгВР/[ЦТ,— Т„)) — безразмерная плотность тепловыделения, характеризуюшая соотношение внутреннего тепловыделения и отвода теплоты 7 — 6637 97 При равнораспределенных внутренних источниках теплоты заданной ин. тенсивности (чг=сопз!), постоЯнных физических свойствах сРеды, Равномерном распределении температуры на входе (7~=сонэ(), постоянной температуре стенки (Т„=сопя!) и слабой осевой теплопроводности точное решение имеет вид: теплопроводностью; коэффициенты фп еп Ао Вг берут по табл. 5.2 и 5Л.
Коэффициенты А*, и В*; в формулах (5.5.1) — (5.5.3) приведены ниже: 0 1 2 0,292 0,051 0,019 0,148 — 0,034 0,0173 А"г . В*с'. При Ре/х-~-0 К ц-ьб, (5.5.4) т. е. стабилизированный коэффициент теплоотдачи существенно выше, чем при д» =О, но не зависит от интенсивности внутреннего источника. Трение при большой вязкости среды также является внутренним источником теплоты, но в этом случае 4» зависит от профиля скоростей. Меняется и само распределение скоростей по сечению канала. В первом приближении можно считать, что профиль скоростей сохраняется параболическим, и тогда стабилизированное значение интенсивности теплообмена [р=сопМ, игв2<и>(1 — к'), Ре/хх-еб) 'г(п -9,6. (5.5.5) лч =29<в>'/О; Тр,=о=ух +(и)'Р/Х, При этом предполагается, что другие источники теплоты отсутствуют.
(5.5.6) 56. СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЫНУЖДЕННОГО ТЕЧЕНИЯ И ТЕРМОГРАВИТАЦИОННОЙ КОНВЕКЦИИ Влияние вынужденного и термогравитационного течений на гидродинамическое сопротивление и теплоотдачу рационально (с теоретической точки зрения) представлять зависимостями типа Хц=)~ [Ре/х+/г (Ка; Ре/х)), (5 6.1) так чтобы при Ка- 0 [г-ь0, где Ка=йьзрбу/(иа), ЬТ=҄— Ть т. е. взята разность температур на входе в канал. Для вертикальных труб при одинаковом направлении векторов вынужденной скорости течения и подъемной силы 6[)/ту имеются как теоретические решения, так и обширный экспериментальный материал, позволяющие считать, что влияние термогравитации на вынужденное ламинарное течение неметаллических сред при Ка/х<1,5 !04 несущественно.
При Ка/х>1,5 104 а/по =О,!7 (Ка/х)с 'Е (5.6.2) где аэ — коэффициент теплоотдачи при данном значении Ре/х и )(а=б. В вертикальных трубах при противоположно направленных векторах скорости вынужденного течения и подъемной силы экспериментальные данные показывают, что в области чисел 1,5 10'<На<1,2 1О' и 250<йе< 98 Таким образом, интенсивность теплообмена возрастает больше, чем при равнораспределенном источнике теплоты. В этом случае плотность теплового потока через стенку, обусловленная вязким трением: (2 1О" течение приближается к турбулентному и теплообмен описывается эмпирической зависимостью <в!и> = 0 037йеа,ыРго,а!та (5.6.3) где при нагревании жидкости (Т„>То) п=-0,11; при охлаждении жидкости (Т„<То) п=0,25; вязкость ро берется при температуре жидкости, осредненной по длине трубы.
В горизонтальной трубе смешанная конвекция может приводить к существенному различию температур по окружности. Относительное изменение среднего коэффициента тепзоотдачи приближенно описывается формулой а ох [1+ (йа/йао) 4] о оаа (5.6.4) где йао=5 10аРе/х при Х/Ре<1,7 10-' и йа,-1,8.10'+55(Ре/х)" при х/Ре>1,7 1О-'. При х/Ре-аоа, т. е. в условиях стабилизации интенсивности теплоотдачи, и ж [1+О 095 (10 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
