Дзюбенко Б.В., Дрейцер Г.А., Ашмантас Л.-В.А. - Нестационарный тепломассообмен в пучках витых труб (1062122)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ББК 31.31 Д43 УДК 621.43,016 Рецензент д-р техн, наук НИ. Иааиюпашаев 2303010000.007 О за < 0 и -33 БВК 31.31 13В17 6-217-00007-4 © Издательство "Машиностроение'", 1988. Б.В. Дзюбенко и др. 448 Нестацнонарный тепломассообмен в пучках витых труб/Б.В. Дзюбенко, Г.А. Дрейцер, Л.-В.А. Ашмантас— М.: Машиностроение, 1988.

— 240 с. ил. 18В1ч 5-217-00007-4 Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований нестационарного и стационарного тепломассообмена при продольном обтекании потоком плотноупакованных пучков витых труб применительно к теплообменным аппаратам и другим теплообменным устройствам. Приведены рекомендации для практических расчетов рассматриваемых процессов. Для инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями и расчетами процессов теплообмена в авиационно- космической технике, энергетике.

ПРЕДИСЛОВИЕ Теплообменные аппараты и устройства, применяемые в авиационной технике, должны обладать возможно меньшими габаритными размерами и массой при заданной тепловой мощности и мощности на прокачку теплоносителей. Поэтому возникает необходимость в разработке рациональных методов интенсификации теплообмена в каналах различного поперечного сечения и соответствующих конструкций теплообменных поверхностей. К их числу относятся метод целенаправленной искусственной турбулизации потока только в пристенной зоне [19, 20), осуществляемой накаткой труб и созданием плавно очерченных поперечных выступов внутри труб и поперечных канавок снаружи труб; метод закрутки потока внутри витых труб овального профиля и при их продольном и поперечном обтекании [39), реализуемый протягиванием круглых труб через фильеру, придающей им заданную форму и закрутку, а также метод управляемого отрыва пограничного слоя при поперечном обтекании пучка труб [14) .

Метод закрутки потока внутри витых труб и при их продольном обтекании позволяет не только существенно снизить габаритные размеры, массу (металлоемкость) теплообменных устройств, но и интенсифицировать межканальное перемешивание теплоносителя в межтрубном пространстве, что обеспечивает выравнивание неравномерностей температуры в поперечном сечении пучка витых труб при неравномерном поле тепловыделения (теплоподвода) и боковом входе теплоносителя в аппарат. Благодаря своим преимуществам теплообменные устройства с витыми трубами могут применяться в различных отраслях промышленности.

Теплообменные аппараты с продольным и поперечным обтеканием пучков витых труб были рассмотрены в книге [39), где приведены результаты детальных исследований структуры турбулентного потока, теплообмена, гидравлического сопротивления и перемешивания теплоносителя, методы экспериментального исследования, инженерных расчетов тепломассопереноса и оценки эффективности таких теплообменных поверхностей по сравнению с гладкотрубчатыми, теплообменными аппаратами. 3 В настоящей работе рассмотрен нестационарный тепломассообмен в пучках витых труб, поскольку переходные процессы, связанные с изменением режима работы, пуском или вык лючением теплообменных устройств, в ряде случаев могут иметь решающее значение. Интерес, проявляемый в настоящее время к вопросам нестационарного конвективного теплообмена в каналах, обусловлен также большой ролью, которую играют нестационарные тепловые процессы в современных энергетических установках, теплообменных аппаратах и технологической аппаратуре, а также повышенными требованиями к точности расчета этих устройств, работающих с высокой энергонапряженностью.

Нестационарные тепловые процессы в этих устройствах характеризуются высокими скоростями изменения параметров и являются в ряде случаев определяющими. Расчеты нестационарных тепловых процессов в энергетических установках, тенлообменных аппаратах, технологической аппаратуре и магистралях должны опираться на результаты фундаментальных исследований нестационарных процессов конвективного теплообмена. Эти исследования необходимы для создания надежных методов расчета температурных полей и термических напряжений, расчетов процессов разогрева и охлаждения трубопроводов, магистралей, элементов двигательных и энергетических установок и оптимизации этих процессов, для расчета переходных режимов работы различных теплообменных аппаратов, для разработки систем автоматического регулирования.

В ранее выполненных работах, обобщение которых представлено в работе ~ 241, исследовался нестационарный теплообмен в круглых трубах. В каналах сложной формы;образованных пучками витых труб, нестационарные процессы тепломассообмена имеют ряд особенностей. Эти особенности связаны прежде всего с конструкцией продольно обтекаемых пучков витых труб, которые обусловливают сложное пространственное течение в таких пучках и необходимость разработки специальных методов экспериментального исследования и расчета применительно к физически обоснованным моделям течения В книге рассмотрена модель течения гомогенизированной среды применительно к нестационарным процессам тепломассопереноса. В этом случае математическое описание модели включает наряду с уравнениями энергии, движения, неразрывности и состояния для теплоносителя и уравнение теплопро- водности для "твердой фазы" — витых труб, учитывающее влияние тепловой инерции труб на процесс.

При этом из расчета определяются поля температуры в теплоносителе и твердой фазе — витых трубах, Для замыкания системы уравнений, описывающих турбулентное течение в пучках витых труб, в книге предлагается использовать экспериментально определенные коэффициенты тепломассопереноса (турбулентной диффузии и теплоотдачи) . Для их определения были разработаны методы экспериментального исследования и созданы специальные экспериментальные установки, учитывающие специфику измерениябыстроменяющихся параметров. На этих же установках были экспериментально обоснованы модель течения и методы расчета процессов стационарного и нестационарного тепломассопереноса. В книге предложены способы обобщения опытных данных по нестацнонарному тепломассообмену в пучках витых труб при различных типах нестационарности: резком и плавном изменении тепловой нагрузки при запуске и остановке аппарата и переходе с одного режима работы на другой режим, а также при изменении расхода теплоносителя.

При этом использовались теории подобия и размерностей, на основании которых предложены критерии подобия и способы учета особенностей нестационарного процесса тепломассообмена в пучках витых труо. Определены критериальные зависимости для расчета эффективных коэффициентов диффузии и коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления для стационарных и нестационарных условий работы, которые рекомендуется использовать при теплогидравлических расчетах теплообменных аппаратов.

Рассмотрены методы расчета теплообменных аппаратов с витыми трубами с учетом межканального перемешивания, что позволяет наряду с усредненными определять и локальные параметры в рамках гомогенизированной постановки задачи. В книге анализируются и обобщаются теоретические и экспериментальные работы, выполненные как авторами, так и другими исследователями.

.Предисловие, гл. 1, 4 и разд. 3.1, 8.2 написаны Б.В. Дзюбенко, гл. 2, 5 и разд. 4.1, 4.2 — Б.В. Дзюбенко и Л-В.А. Ашмантасом, разд. 3.3. — Л-В.А. Ашмантасом, гл. 6, 7 и разд. 1.3, 3.2, 8.1 — Г.А. Дрейцером. Авторы выражают глубокую благодарность рецензенту книги профессору, д-ру техн. наук Н.И. Мелик-Пашаеву за ряд ценных советов и замечаний, которые способствовали улучшению книги. ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ и — коэффициент температуропро- водности; Ь вЂ” срединная ширина струи, Ь = =2"с ' р' с — удельная теплоемкость; с — удельная теплоемкость при Р постоянном давлении; гг — максимальный размер оваль- ного профиля трубы; г1к — диаметр пучка, г1к = 2ггчг гг — эквивалентный диаметр; ьгг — эффективный коэффициент диффузии; Š— спектральная функгшя кине- тической энергии турбулентности ~' — частота; à — площадь поперечного сечения труб в пучке; гп — площадь проходного сече- ния пучка", Рх — проекция массоных сил на ось х; С вЂ” массовый расход воздуха; С; — аксиальный расход теплоно- сителя в ячейке; Сгг — поток теплоносителя в по- перечном направлении из ячейки г в ячейку 1 на единице длины ка- нала; х — ускорение свободного паденигг, г — энтальпия; К вЂ” безразмерный эффективный коэффициент диффузии; Ктт — параметр нестационарной теплопровадности; КΠ— параметр, характеризующий влияние изменения расхода тепло- носителя; Кгзу — параметр тепловой неста- циоиарности; Кгг — отношение нестационарного коэффициента теплоотдачи к его квазистациоиарному значению; К» — отношение нестацнонарного коэффициента гидравлического сопротивления к его квазистацио- нарному значению; Л вЂ” пространственный интеграль- ный масштаб турбулентности; 1 — длина пучка; путь смешения; т — пористость пучка по теплоно- сителю; лг = 1гп1Р~', ггг — тепловая мощность; число труб в пучке; д — плотность теплового потока; ггс — плотность теплового потока на стенке; г1 — плотность внутренних источников тепла; р — статическое давление; Р— шаг размещения труб в пучке; рп — полное давление; Ьр — перепад давлений; гчт — коэффициент автокорреляции; à — радиальная координата; ге — радиус источника диффузии; гк — радиус пучка; гор срединный радиус струн' ги — радиус размещения источцика диффузии; 5 — шаг закрутки профиля трубы; оз — шаг закрутки витых труб относительно оси пучка; Т вЂ” температура; Тц — среднемассовая температура; 1 — время; и, ч, и' — составляющие усредненной скорости г'' в ортогональной системе координат; и — среднерасходная скорость; и, ч', иг — составляющие пульса- Р ционной скорости; гаи — избыток скорости в ядре потока; чг,ч„ — тангенциальная и радиальная составляющие скорости в цилиндрической системе координат; Р' — модуль вектора усредненной скорости; чг — средняя квадратическая пульсационная скорость; х — продольнан координата; расстояние от источника диффузии; у †среднестатистическийквадр перемещения; Х вЂ” специальное число Рейнольдса; а — коэффициент теплоотдачи; плг — безразмерный коэффициент теплоотдачи; Д вЂ” безразмерный коэффициент трения; коэффициент объемного расширения; у — угол закрутки витых труб относительно оси пучка; 1' — интегральный временной масштаб турбулентности; 5 — толщина пристенного слоя; толщина стенки; 5 е — толщина вытеснения пограничного слоя; — коэффициент турбулентной Ч температуропроводности; х — относительный эффективный коэффициент диффузии; Х вЂ” коэффициент теплопровадности; д — динамический коэффициент вязкости ' — коэффициент межканального перемешивания; и — кинематический коэффициент вязкости; пэфф лэфф — эффективные коэффициенты вязкости и теплопроводности; $ — коэффициент гидравлического сопротивления; П вЂ” периметр канала; р — плотность; о — среднеквадратичное отклонение; т — время; временная задержка; т„с — осевая составляющая касательного напряжения на стенке; т гс — тангенциальная составляющая касательного напряжения на стенке; тт е — тангенциальная составляющая касательного напряжения на оси канала; т1;с — суммарное касательное напряжение на стенке; д — угловая координата; Х вЂ” коэффициент теплопередачи; Ро — критерий Фурье; Ргм — критерий, характеризую- щий особенности течения в пучке витых труб; Но — безразмерное время (кри- терий'гомохронности); 1.е — критерий Льюиса; Ыц — критерий Нуссельта; Рт — критерий Прандтля; Ке — критерий Рейнольдса.

Характеристики

Тип файла DJVU

Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.

Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.

Список файлов книги