Дзюбенко Б.В., Дрейцер Г.А., Ашмантас Л.-В.А. - Нестационарный тепломассообмен в пучках витых труб (1062122), страница 42
Текст из файла (страница 42)
(7.29) Хип и Кеи определены по температуре потока и ~(э, эквивалентному диаметру пучка с бесконечным числом труб. Формула (7.26) была получена в стационарных экспериментах, проведенных на этих же пучках витых труб и справедлива для Кеи = 6. 10' ... 10'; Т /Ти = 1 ... 1,4. Квази- стационарные значения среднего коэффициента теплоотдачи для исследованных пучков витых труб можно также определять по следующим формулам: для Я/и' = 12,45 связанно, с целью получения зависимости (7,25) производилась сортировка опытных точек по следующим диапазонам изменения параметров: Ве„° 10 = 1 ... 1,5; 1,5 ... 1,8; 1„8 ...
...2; 2...23; 23...27; 27...3; 3...35; 35...4;4...45; 4,5 ... 5 и Тс/Тп = 1 -. 1 1' 1 1 " 1 2' 1 2 ." 1 3' ' 3 - 1 4. Затем для каждого диапазона строились зависимости Ка от К* и усредняющие зависимости относились к средним тх значениям Ве„и Т,/Т„в рассматриваемых диапазонах их изменения. На рис, 7.12 и 7.13 показаны зависимости Кс от К* (7.25) для различных х/Ы, Ве„для двух пучков витых труб для одного диапазона Т /Т„= 1,1 ...
1,2. Несмотря на то, что количество опытных точек не столь велико, из рисунка видно, что с ростом )К* ~ увеличивается отклонение Ка от 1. В пределах разброса точек не обнаруживается влияния на К шага закрутки труб Я/д. Поэтому в дальнейшем опытные точки, относящиеся к двум вариантам пучков, а также к различным х/д и Ве„, анализировались совместно. Как видно из рис. 7.12 и 7.13, в обработке по формуле (7.25) не обнаруживается влияние на К„расстояния от входа х/4 как при увеличении, так и при уменьшении тепловой нагрузки. Аналогичные зависимости были получены для других диапазонов изменения Т /Т„. На рис. 7.14 и 7.15 представлены все точки, полученные при увеличении и уменьшении тепловой нагрузки в зависимости К, от К'" для различных Т /Т„и Ве„.
Соответствующие усредняющие зависимости К„от К* для различных Т /Тс показаны на рис. 7.16. Отличие Кс от™1 при увеличении нагрузки (Ка > 1) тем больше, чем меньше Т,/Т„, а при уменьшении нагрузки (К,„< 1) температурный фактор не влияет на зависимость К от К:" . Как видно из рис.
7.14, 4.15, в обработке по формуле (7.25) в исследованном диапазоне изменения числа Ве не обнаруживается его влияния на нестационарный тепло- обмен. Это можно объяснить тем, что в параметр К* входит массовая скорость потока, т. е. с ростом Ке„при тех же значениях д Т /д г уменьшается параметр К*х. Этим косвенно учитывается уменьшение влияния тепловой нестационарности на теплообмен при увеличении числа Рейнольдса. Для увеличения тепловой нагрузки для Ве„= (1 ... 5) 104, Тс/Ти = 1 ... 1,4, Ктх = 0 ...
(3,6 — 2,3Тс/Тп) ' 10 опытные данные обобщаются зависимостью (7. 32) 222 К =1 ° Ьк =1+(4 14*~ 2 4 а4 — тх (т )т )" 0,5 г к„ 05 15 05 1,5 05 0,5 к,' го' -г,о -00 -00 -ое -огк' го' о Рис. 7.12. Зависимость Кп от Ктчо при увеличении тепловой нагрузки при различных Кеп, х/аз н Тсггц — — 1,1 ... 1,2 для пучков витых труб: с,ь,с, °,*,е,с,о,ь — Кеп 10 =1...15; 15...18; 18...2; 2... ственно для пучка с Яй = 4,15; *, а, Š— Кеп 10 = 2,3 ... 2,7; 2,7 ...
3,3; 3,3 ... 3,5 для пучка с Я/Ы = 12,45; а, О, е, г, д — х/оз 4,96; 78,8; 108; 132; 167 соответственно 1 0 Рис. 7.13. Зависимость Кп от К.„*о при уменьшении тепловой нагрузки для пучков витых труб при Тсггп — — 1,1 ... 1,2 Обозначения те же, что на рнс. 7.12 К 1 + 1К 1 0 412 (1 е1,837 К*0'10 ) (7 зз) 223 Как видно из рис. 7.16, при одинаковых значениях определяющих параметров К*,, Ке„, Т (Т„в пучках витых труб отличие нестационарного козффйциента теплоотдачи от квази- стационарного больше, чем в круглой трубе.
При уменьшении тепловой нагрузки для Вен = (1 ... б) 104, Т,!Тп = 1 ... 1,4, К*к = — 1,2 ° 10 ' ... 0 опытные данные обобщаются зависимостью 05 п,и г,Ф 5„ 10 0,5 Как видно из рис. 7.1б и формулы (7.33) при уменьшении тепловой нагрузки в исследованном диапазоне изменения параметров температурный фактор не влияет на К„. Так же как и при увеличении тепловой нагрузки, отличие К„от 1 больше, чем в трубе.
Проведенные исследования показали, что при изменении температуры стенки витых труб отличие нестационарного коэффициента теплоотдачи от квазистационарного может быть значительным. Оно тем больше, чем больше скорость изменения температуры стенки д Т /дт. Полученные обобщающие формулы (7.32) и (7.33) позволяют проводить расчет нестационарного коэффициента теплоотдачи в пучке витых труб, если известны изменения граничных условий — температуры стенки по времени.
Эти зависимости позволяют также при заданной точности расчета нестационарного козффи- 224 и йг йа 25 йа а и г Рис. '1А4. Зависимость Кп от Ках при увеличении тепловой нагрузки и различных Кеп и Т /Т лля пучков витых труб об/б = 4,15 и 12,45: а, б, в. г — Тс/Тп = 1.- 1 11 1,1 ...1,2; 1,2 ...
1,3; 1,3 ... 1,4. Остальные обозначения те же, что на рис. 7.12 -45 К,'- И' 5 Рис. 7.15. Зависимость Кп от Ктех при уменьшении тепловой нагрузки и различных Кеп и Тс/Тп лля пуч ков витых труб с Я/б = 4,15 и 12,45: а, б, в — Тс/Тп = 1 1 - 1 2' 1 2 ". 1,3; 1,3 ... 1,4. Остальные обозна- чения те же, что на рис. 7.12 Рис. 7.16. Сопоставление зависимостей Кп от Ктчк длн пучков витых труб (610 = 4,15 и 12,45) и длн трубы: а — увеличение тепловой нагрузки; 1 ... 4 — пучки витых труб дли Те(гп = 1 - 1 1' 1 1 -.
1 2; 1,3 ... 1,3; 1,3 ... 1,4 еоответечтвенно при Кеп = (1 ... 5) '10 5 — труба, Кеп = (1 ... 5) 10 Те)гп = 1*1 - 1,5; 0 — уменьшение тепловой нагрузки; 6 пучки витых труб длн Кеп = (1 - 5) 10 ' Те(гп = 1 - 1 ф' 7 — труба, Кеп = (1 ...5) '10 Т,(гп = 1,1 ...
1,5 7,6 7,7 16 1 0 0,7 а,т 06 06 а к„ К чу 0,6 -17 -1О -00 -06 -О Ч К» 10 циента теплоотдачи определить границы применимости квази- стационарных зависимостей. При допустимой погрешности определения отличия нестационарного коэффициента тепло- отдачи от квазистационарного ЬКп предельные значения параметра тепловой нестационарности не должны превышать величины т ~ )дг(24 п (7. 34) при увеличении тепловой нагрузки и Ке = 5,28.10 4)п(1 — 2,42/ЬКп) (7. 35) при уменьшении тепловой нагрузки.
Следует отметить, что впервые предложенный в (26) и используемый в настоящей работе для обобщения опытных данных параметр тепловой нестационарности Ка (1.82) успешно используется для обобщения данных по йестационарному теплообмену и в других каналах сложной формы. В работах (23„3Ц этот параметр используется для обобщения опытных данных по теплообмену между газом и профилем сопловых лопаток осевой турбины. На рис. 7.17 и 7.18 представленные в настоящем разделе опытные данные сопоставляются с имеющимися данными по нестационарному теплообмену в каналах иной геометрии.
Представлены данные Г.А. Дрейцера и В.В. Балашова по не- 225 стационарному теплообмену в плоском канале с односторонним обогревом. Канал шириной 40 мм, высотой 2,5 мм и длиной 230 мм не имел участка предварительной гидродинами'ческой стабилизации. Обогревалась одна широкая поверхность канала. Опытные данные при увеличении тепловой нагрузки обобщаются зависимостью К 1+ 7хК 1+ ( + )Ке 104 (7.36) 480 х 813 а аг К е,б7 б7 К е,еб тб еп э еп справедливой при Кеп = (1 ... 8,5) 104; Ке = (О ... 0,22) 10 4; Т 7Тп = 1 ... 1,7; х7777 = 10,4 ... 44. При уменьшении тепловой нагрузки получена обобщающая формула К = 1+ 71К = ехр(0,813К* 104), (7.37) Рнс. 7.17.
Сопоставление зависши атей Ка от Ктеб для различных каналов при возрастании температуры стенки: 1 ... 4 — продольно омываемые пучки витых труб при Кеп 10 ~ = 1 ... 5 для Тс7Тп = 1,05; 1,15; 1,25; 1,35 соответственно; 5 ...  — плоский канал с односторонним обогревом прн отсутствии участка гидродинамической стабилизация для Тс7Тп = 1 ... 1,7; 5,8 — хА7э = 10,4 и 44 для Кеп — — 10; 7, 8 — те же х/О для Кеп — — 5'10; 9, 10 — спинка сопловой лопатки на расстоеянии 0,3 длины хорды от выходной кромки для Кер —— = 3 10 и 1,4'10 [31); 11 — остальная часть спинки для Кеп — — 3 10 1,4 10 [31]; 12 — корыто сопловой лопатки на расстоянии 0,3 длины хорды от выходной кромки для Кеп = 3 10 ...
1,4 10 [31); 13, 14 — остальная часть корыта для Кеп — — 3'10 и 1,4 10 [31) Рис. 7.18. Сопоставление зависимостей Ка от Ктеб для различных каналов при уменьшении температуры стенки: 1 — продольно омываемые пучки витых труб при Кеп 10 1 ... 5; тс7тп = 1 ... 1,4; 2— плоский канал с односторонним обогревом при отсутствии участка гидродинамической стабилизации 7[ля хД7э = 10,4 ...
44; Ке х х 10 = 1,25 ... 8,5; Тс7Тв = 1 ... 1,7 7,5 7,7 7,В ОВ Об -7,7 -7В -ОВ -Об -ОИ 7,О О О,75 О5 О,75 7 В,* 7ОВ ХО ЧО 226 справедливая при Ке„= (1 ... 8,5)104; К* = — 0,22 ° 10 4 ... - 0' ' ° 'ТП=1 ..1,7; х/а~э=104" 44. На этйх рисунках представлены также данные (ЗЦ по нестационарному теплообмену, между горячим газом и профилем сопловой лопатки. В опытах скачком увеличивалась температура горячего газа перед лопатками и происходил их разогрев. Температурная нестационарность создавалась практически скачкообразно при постоянном расходе газа перед решеткой. В опытах было получено 3 ...
6-кратное увеличение нестационарного коэффициента теплоотдачи по сравнению с квазистационарным в начале процесса. Была получена обобщающая зависимость К,„= 1+ ('ехр(а — Ь (К~, 10') с)/ тВе'„', (7.38) справедливая для К* = 0 ... 3,6.10 '; Ве„= 3 10' ... 1,4*10~. За опрелеляющую бралась скорость в минимальном сечении и температура торможения газа. В качестве определяющего размера принималась длина хорды профиля. Были получены следующие значения констант: для стенки на расстоянии О,З длины хорды от выходной кромки а = 2,52; Ь = 3,29; с = 0,55; е = 78,87; и = — 0,327; для остальных частей стенки соответственно 1,91; 1,46; 0,81; 1,00; 0; для корыта на расстоянии 0,3 длины хорды от выходной кромки — 1,51; 1,8; 0,59; 1,00; 0; для остальных частей корыта — 1,99; 1,6; 0,88; 0,048; 0,224. Как видно из рис. 7.17 и 7.18, как при увеличении, так и при уменьшении тепловой нагрузки опытные данные для различных каналов существенно между собой расходятся, хотя во всех случаях с ростом !К* ! увеличивается отклонение К„от 1.
Влияние же на зависимость Ка = У(Кь ) таких параметров, как х/И~, Ве„, Т /Т„различно. Например, в пучке витых труб при увеличений тепловой нагрузки обнаружено влияние на эту зависимость температурного фактора Т,/Тй и не обнаружено влияние Ве„и хф . В плоском канале, наоборот, Т,/Т„на зависимость Ка от К$ не влияет, зато обнаружено влияние х/И, и Вел. Различно влияние числа Рейнольдса в разных каналах. Все это говорит о сложности рассматриваемых процессов и о невозможности надежного перенесения опытных данных, полученных в одних каналах, на каналы с другой геометрией. 227 ГЛАВА 8 МЕТОДЫ РАСЧЕТА НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕЛЛОМАССООБМЕНА.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
