Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Понятие относилг, тельной шероховатости при этом приобретает чисш пщродипамнческвй Смысл. | ф Если б~)б„, течение в вязком подслое нару- шается, происходит отрывное, вихревое обтекание Зг' бугорков шероховатости. Турбулентные пульсации у стенки, особеяно у вершин бугорков, увелнчива. о ются. Так каь прн турбулентном течении жидкости основное термическое сопротивление передаче тепРгк Вла, Завеся- лв сосредоточено в подслое, то изменение течения месть це',е и це" э приводит к увели|гению теплоотдачи. Прв лзивот ФП хлэ изогяттих парном течении коэффициент теплоотдачи п гндравтзго ('иыэихоэ>. лическое сопротпвлеяие не зависит от относительной шероховатости.
В этан случзе теплоотдача мотает увелнчвввтьсн за счет того, что шероховатая стенка ии«ет ббльшую поверхность тецлообмена, чем гладкая (эффект оребреиия). При турбулентном движении жидкосте~ шероховатость начинает сказываться на теплоотдаче и гидравлическом сопротивлении при различных значениях чисел Ке. Чем меньше бй(, тем больше предельное число Кпр, соответстнугощее изменению закона теплоотлачи.
При этом одновременно с ростом коэффициента теплоотдачи увеличивается и гндравличесьое сопротивление бр. В экспериментах шероховатость создавалась путем механической обработюз (накатки, нарезки). Опыты показывают, что теплоотдача в шероховатых трубах по сравнению с гладкими дополнительно зависят от формы неровностей поверхности, значения относительной шероховатости бй( и расстояния между бугорками. На графике рис.
8-!7 представлены опытные данные, полученные иа кафедре теоретических основ теплотехники МЭИ (Л. 57]. Опыты проводились с волей; шероховатость выполнялась в виде треугольной 2Ю рьэьбьс !/б=!04, где г! — внутренний диаметр круглой трубы, отнесенный к вершинам выступов шероховатсстн. Коэффициент теплоотдачн отнесен к условной поверхности яб!.
Как следует из графика, при определенных условиях теплоотдача шероховатой трубы может увеличиться почти в 3 раза по сравнению с глзпкой. Зго позволяет нспользо. вать гперохоаатость как средство интенсифпкацни теплоабмена. за„! Прн нерацнональчон создании гп Л"ы (г(/Ъ) шероховатссти коэффициент тепло- 7 отлачн может быть н ниже, чем для глалкой трубы. Снижение коэффи. цнента теплог~тдачи может нчеть з ыесто в случае высоких бугорков шероховатости, так как за нимн З у поверхности стенки может образо. ~; Глыб, ваться застойная зова. Этот зф.
э!яка фект проявляется по-разному н зависимости от числа Рейнольлсз, формы бугорков шероховатостз! З расстояние между ними н т. и. Прн ' ! одной н той же птносительной вы- !' соте 67г! можно получить как уз) гшенне, так и ухудшение теплоотдачи. Поэтому необоснованная экстра. кз гэгщь полиция реаультатов эксперимента на неисследованную область опре- Рэс з-!7 тегжоатлача згз тугетлмпнон дслнющнх параметров в данном ыченнн .ахес н з пт х ерохеэа.
случае особенно опасна. тнх тргвзз (Л=!67 чн, зета ыеволе- Целесообразно созлавать шеро- !тельные ьофгыз! ховатость с относигеты ымп шага- д — ьи=еьы. 43 — ь ызлп о «ими (з/3),,—.: !2 ь!4 (ь. - расстояние -глн по потоку между соселнпмн неровностямин) — 1Л. 30). При з/0~ 8 для расчета среднего коэффициента те. плоотлачи может быть аспользовцна формула В. И, Гомелаургг (Л 30). обобщившего данные своих опьпов с водой н трансформаторным маслом, Нуииера — с воздухом, Брауэра н Федынского — с водой: 0022)( аз Розг(Рг (~ )ьн,! (820» здесь зщ — ехр [О,йо ' ' "~ при — ) ! — 7! 0 ) (зА..' ыз а„=ехр (0,86 — — 1! прн — ' (зга ! З т а / Формула получена в результате обработки опытов по теплоотдаче п и турбулентном течении теплоносителей в трубах н кольцевых щелях.
ожно принять, что оптимальный относительный шзг (з9),;=13 прн лгобом значении числа Прандтля в интервале от 1 до 80. Определяющие температура н линейный размер выбраны аналогично фюрм)ще (8-16). Г а а оголтел ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ЕЫНЯКДЕННОМ ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫЕАНИИ ТРУП И ПЕЧКОЙ ТРУП З-1. ТЕПЛООГДЛЧЛ Пжг ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫМНИИ ОДИНОЧНОЙ ИРРГЛОЙ ГРРВЫ Омывание трубы поперечным неограниченным потоком жидкости характеризуется рядом особенностей.
Плавное, безотрывное обтекание нилиндра в том виде, как зто показано на рис. 9-1, имеет место только прм Ке=тлв)(т Ч. б (мо — скорость набегающего йотока> 1( — внешний диаметр). При Кеьб поперечин-омываемый круговой цилиндр прйдставляет собой веудобообтеквамое тело. Пограничный слой, образующийся на передней половине трубы, з кормовой части отрывается от понерхности, и позади цилиндра образуются лва симметричных вихря. При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса вихри вытягиваются по ~~:Ф ~~ ~о"ф— Рв» З-2. Омнввнве внлввврв е огр вом ламиврно о (о) в турбтлевт»ого но рвввчного слов (6).
Р е З-1. Беэотрмввое оммвввве о' ввлрв. течению все дальше от трубы. Затем вихри периодически отрыва>отса от трубы и уносятся потоком жидкости, обраауя за цилиндром вихревую дорожку (рис. 9-2) . До Йе 1(Р частота стрыцз вихря растет и затем в области примерно Йе=И>Рв::-Т1(Р становится практически постоянной величиной, характеризуемой ~иолом Струхалн(88=(П/юн=0,2 ((здвсь ) — частота). Отрыв пограничного слоя является следствием возрастания давления вдоль потока и подтормажнвания жидкости тнердой стенкой.
11ри обтекание передней половины цнливдра сечение потока уменьшлетсн, а скорость жидкости увеличивается, в результате чего статическое давление у поверхности стенки снижается. Наоборот, в кормовой части статическое давление увеличивается, так как здесь скорость уыеньшается. За счет действия сил вязкости скорость и, следовательно, кинетическая ввергни нгидкости непосредственно > поверхности цилиндра' малы.
Возрастание давления вдоль патока приводит к гарно,ксннго жидкости н последую>нему возникновепгпо возвратного движения. Возвратное течение оттесняет пограничный слой от поверхности тела; происходит отрыв потока и образование знхрей (рнс. 9-3). 6 Фтрыв пограничного слоя и образование вихрей являются основной обеяностью поперечного омывания трубы. Прв сравнительно небольших числах Рейнольлса н малой степени (н турбуленпюсти набегающего потока наблюдается отрыв ламинарнаго погранячнога слоя. Фн зроисхолдт при угле ч, равном примерно 82' 222 (угол г? отсчьпывапшя от лобовой образутогцей трубы), и имеет место эско е после минимума давления.
Г слп числа Рейпольдса значительны, подтормаживанке течения за счет роста давления приеопнт не к отрыву, а к переходу движения в слое н турбулентную форму. Турбглевтиый погранвчный слой обладает болыией кинетической энергией, так как последняя дополнительно переносится в слой н» внешнего потока турбулентными пульсациями. В результате место отрыва резко смещается по потоку. Турбулентный слой о~рывается прн г?= 140'. Смещение места отрыва принолгм к умеиьшенжо вихревой зоны за цилинлром (рис. 9-2), обтекание цилиндра улучшается.
Турбулентное те~ение в части Л пограничного слоя наступает при достаточно больших значениях ;уел -л Кл числа Йе. Разными авторами бы- лр ку~о ло пол)чева, что турбуле'г""ы?' Рэс в 3 Рэс геле»виве скогсс~н у о езхпограннчный слов появляется при вкп. вчв вара ч абрээовэвве озэтэтво о йе = 1О' . 4 1Ой На вели ~ину )(е„р влияет степень турбулентвости набе»а~о- Рч щего на цилиндр потока жидко- ж сти и другие факторы (й 7-3).
Чем больше степень турбулецтносгв, тем прп мопьших зпачепиях ? числа Ве появится турбулептвый лл пограничный слой. Степеиь турбулентвосгп потока может ззви- ат» ? г » » в л»„к сеть от коистр)'кцип опытнои ркс в-4 зввнсзчость угла э» саотыт- установки и изменяться с измене- с эткэцего вгчвходу лавчнаэвоге погэаввчвкем скорости потока. Можно пате слоя в турбулентгыа, ет числа йе привять,чго приближенно йе = О-"-м : ° -»-зат . ы:».— =2 )О. По данным А. А. Ж)каускаса и П.
М. Дауетаса при )Те)2 10» )тол Ччь соответствующий переходу ламиэарного течеиия в пограничном слое в турбулентное, зависят от числа Рейнольдса (рис. 9-4), Своеобраввый характер омывавия трубы отражается и на се теплоотдаче. На рис. 9-б показано изменение коэффициеита теплоотдачи по ( окружности цилиндра. Кривая ? соответствует теплоотлаче при отрыве ламинарваго пагранн пшго слоя, кривая 2 †теплоотда прн отрыве турбулентного.
Падение коэффициента теплоотдачп на лобовой части трубы объ. ясвяется ростом талгцнны ламвварного пограничного слоя. На кривой? мьшвьг)м теплоатдачи примерно соотвегствует месту отрыва слоя; кормовая часть трубы омывается жвдксевькх имекпцей сложный вихревой харакзер движения. При малых Ке теплоатлача кормовой половины цилиндра невелика; е возрастанием )(е оиа увеличивается н может сравнятьсн с тсплоотдачей лобовой части трубы. На кривой 2 имеется два мнвимума. Первый соспветствует перс ходу ламинарного течения в слое в турбулентное.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
