Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Козффипнент теплоотдачв при этом резко воарастает: при больших зцачениях числа Рей- 223 нольдса ои может увеличиться в 2 — 3 раза. Второй минимум саответст вует месту отрыва турбулентного пограничнога слоя. Снижение тепла- отдачи перед отрывом можно объяснить подтормаживанинм пограничного слоя. За местом отрыва труба омывается вихрями, имеющими сложный характер движении.
Здесь теплоотдача несколько возрастает. Теплоотдача ламинарного пограничного слоя при до=сапа( в среднем иа 15 †2(9 вышц чем при (о=сапа(. Из изложенного следует, что теплоотдзча цилиндра связана с характером омываншг. Ввиду сложности каатины течения сложен я характер изменения теплоотдачи, что обусловлнвает трудность теоретического решения длн всех областей омываиня. Подробные экспериментальные исследования средней по окружности трубы теплоотдачи были проведены А. А.
)((укаускасом (Л. 45,217). Им были также использованы опьпные данные других авторов. В результате абобщенни опытных данных было получено, что средний по акружноети коэффициент теплоотдачи описывается уравнениями: при 5<Ее<109 я,„с — -05)се~ 9 Рго м()тг /(Ч,)е, е. пРи 1Оеъ.йе(2.109 [9-1) й(цнс=ОВЗКем'Р о "(Р,„,ДРгин( (9-хг прн Ве=З 1О' — 2 10' Йп 9=0(ЙЗ Ре"'9 Ргосн(рг (Рг)' ". (9-ог ' В невморых саучанх менеояченстне решеткч (сепв) исноиьлуннсн юн детурбуэиэнторы; образуемые ичн мелеме нис(в быстро ен ухват.
Здесь за опрелсляющий линейный размер принят внешний диаметр трубы, скорость относена к самому уакому поперечному сечению канала, стесненнолсу Ш9лнндром. Определгсющей температурой являетси — средняя температура жидкости; исключение состав- лает Ргс, выбираемый по средней теыпературе Ю"„. стенки трубы. Согласно форлгулам (9-1) и (9-2) при йе= Г =-109 происходит изменение закона теплообмена. л В опытной установке А. А. Жуваускаса степень турбулентности потока была невслньщ Если набеаг— тающий на цилиндр поток искусственно турбулизирован, та коэффициент теплаотднчи будет больше, чем это следует из формулы (9-2); при этом извес,с нонне закона теплообмена наступает прн числах Рейнольдса, меньших !09.
'г Искусственную турбулизашпо потока можае 9 щ ы мн и г осуществить е помощью рааличпых неудобообтекаернн ч„ч 14 „н нн МЫХ РЕШЕТОК; ОСОбЕННО ЗНаЧИтЕЛЬНа ВОЗМУДЕН Па. месп!ого «оэййншси- ток иа выходе иа вентилятора нли насоса. Если, ната теиноотлечн "т но пример, цилиндр поместить непосредственно за неяонрувиостн нинг9н тилятором, чп средняя теплоотдзча может увелилр», оч~ынеемот нс читься в 2 разве.
сесине и нопвом Гено. г — и тона: 9 — н. 299вн е — \ е о 99 М ° На ряс. 9-6 показано влияние степени турбулентности набегающего потока на среднюю теплоотдачу трубы. В интервале 100="Ке Тп 1Ок и прн Тп~!4ол по опытам с воздухом средняя теплоотдача можетбыть описана уравнением [Л. 42) Нп = й)гц [! + 0 09 (Ке Тп)"); здесь й(по вычисляется по формуле (9-2) Нрн высокой температуре жидкости температура трубы может быть блпака к предевьпо допустимому значению для ее материала. Расчет с помощью средних коэффициентов теплсатдачи дает среднее значение температуры с~сккп.Местные значения температуры стенки могут быть как меньше, так я больше среднего ее значения. Если толщина стенки и коэффициент теплопроводности материала трубы невелики, а каэффвциепты теплоотдач~ с внешней стороны намного превышают коэффн- вй)дотов уг 'ввг ме г г гг г жз Рве.
9-З. Среднее тмееоотдв ее пнккндре в попереенон потоке некуеет енно турвук вровмшото вовдуке. у.-» ° з —.кь; Π— т е-вь; Ф вЂ” т 11 —.!еь. циенты теплоотдачи охлаждающей жидкости, текущей внутри трубы, то температура стенки маукет существенно изменяться тю окружноств. Наибольшему локальному коэффициенту теплоотдачи с внешней стороны будет соответствовать и наибольшая местная температура стенки. Прн Коей ° 10' максимальные значения о и Уе будут в лобовой точке. Из теоретического решения Г. Н. Кружилипв [Л. 33] следуе~, что теплоатдача в лобовой точке (ф О) описывается уравнением Хин=1,04Ке~л Ргп . Формула достаточно хорошо подтверждается опытами с воздухом.
Местная теплоотдача трубы в потоках различных жидкостей и при раззичнык граничных условиях изучалась А. А. Жукаускасом, И. Р!. Жюгждой, В. И Катинасом и другими. Некоторые расчетные формулы для местной н средней на отдельных участках теплсютдачи приведены в [Л. 03). Формулы (9-!) и (9-2) справедливы, если угол ф, составвенепей направлением потока и осью трубы п навываемый углом атаки, равен 90". Есл~ ф(90' теплпотдача уменьшается. Для оценки ее уменьшения при 9=30-: 90' можно попользовать приближенную зависимосп я = а . (1 — 0,54 соз",'ф).
° где и . д . — коэффициенты теплоотдвчи соответственно при (уц,йбо и 9=9(п. Ухал атаки ф=б соответСтвует продалыюму омыванию трубки. При прочих равных условиях попере шов омывание дает более высокую теплоотдачу. Заметим, что характеры продольного и поперечнога амывания сутцественио различны. Гидролггнамичесная теория теплаобмена устанавливает связь между теплоотдачей и гидравлическиы сопротивлением трення. При поперечном омывании цилиндра его полное сопротивление складывается из сопротивления трения и сопротивления формы. Сапротнвяеиие формы обусловливается отрывам потока и последукяцим образованием вихрей.
Прн этом сопротивление трения представляет собой небольютю далю полного сппротавлення. Обычно измеряют полное сопротивление цилиндра. Поэтому в случае вихревого омывання трубы гидрадннамическая теорня теплаобмена не используется. э-2.
тепиаотдлч* прм пОпеРечнОм Омьпэннн пвчноэ тахе Теплообменные устройстве сравнительяо редко выполняются нз одной поперечна-омываемой трубы, так как поверхность теплообмена при этом невелика. Обычно трубы собврают в пучок. 0 техвике чаше встречаются два осгг''" — "' гг г .:= ~ г,' ионных типа трубных Характеристяк о й = о=;-а-'--=а=,е-.-:-й:-;;;::': '„;,:;:,;::: — — один за другим в на — правлении течения — и гч пучки характари — — зуются внешним диа -3Д-.'=-=- ~ .;=-,:===."' ч чествоч рндов труб па 'б У''г» ' :»ць ' / холу жядкости (на рис.
9-7 а кагкдом пучке по пять рядов). рас Э-у. Схсчн расаохга еаан труа а корэлараых ггг н Для апределеняага мэхаатв 'х (аг пучкгг труа н характер звюкеанг пу гка шаги гг и зг н мелям ° а ннк диаметр труб гр обычна являются постоянными, не нзменяющимвся как поперек, так и идола течения жидкости. 'Течение жидкости в пучке имеет достаточно сложный характер. Рядом стояшие трубы пучка оказывают воздействие на омывание соседних, в результате тепзаабмен труб пучка отличается от теплоотдачн одиночной трубы. Обычна пучок труб устанавливают в какам-либо 226 канале.
Поэтому течение в пучке может быть связано с точением в канале. Известны два основных режима течения жилкостн: ламинариый и турбулентвый. Зги же режимы могут иметь место и при движении жидкости в пучке. форма течения жидкости в пучке во многом зависит от характера течения в канале перел пучком. Еслв прн ланном расходе и температурах течение в канале, тле установлен пучок, было бы тур- булентным при отсутствии пучка, то оно обязательно будет турбулент- ным и в пучке, твк как пучок является прекрасным турбулизатором. Однако если пучок помощсц в канал, в котором до его установки имел бы место ламинарный режим течения, то в этом случае в зависимости от числа Ке можно иметь как олпу, так н другую форин течения.
Чем«я меньше число Ке, тем устойчявее ламинарное течение, чеи больше— теи легче перевести его в турбулентное. При низких зиачеивях числа Ке течение может остаться ламинарныы. При этом межтрубные зазоры как бы образуют отлельвь>е п>елевиляые каналы переменною сеченая (всклгочение составляет предельный случай, когда расстояния между трубами очень велики). В технике чаще встречается турбулентная форма течения жидкости в пучках.
Так, например, поперечно-омываемые трубные поверхности нагрева котельных агрегатоа омываютси турбул*итныи потоком. Однако в прн турбулентном течении имеют место различные зако- ны теплаобмеиа. Это объясняется различны»> характером течения на степках труб. Закон теплоотдачи изменяется при появлении па поверх- ности труб турбулентного пограничного слоя. Согласно опытам с оди- ною>ыми трубами турбулентный пограничный слой на стенке появляет- ся прн Ке)2 10». На трубах пучка турб)лентпый слой молсет появиться при меньшвх числах Ке.
Для пучков нриближеино можно припять, что ке р=! ° 19». при этом в Ке вводят схоросты подсчитанную по самому узкому поперечному сечению пучка; определяющий размер — внешний диаметр труб, При Ке(! ° !О'" передняя часть трубы омывается ламинарным по- граничным слоем, а кормовая — иеупорядоченнымя вихрями. Таким об- разом, в то время как течение в пространстве между трубами является турбулентным, иа передней половине трубы имеетси счой ламинарно текущей жидкости — имеет место смешанное движеине жидкости.
Изменение характера омывания сказывается ц на теплоотдаче. У Можно выделить три основных режима смывания и теплоотдачн и по- перечно-омываемых трубных пучках. Назовем их соответственно .тами- нарным, смешанным и турбулентным режимами. В настонпее время наиболее изученным является смешавный ре- жим. Он часто встречается а технике, в том числе н в коте>ьных агре- гатах.
Смешанному режиму соответствуют числа Ке примерно от 1 ° 1О» да 1 ° 10'. Рассмотрим его основные особенности, Омывание первого ряда груб и шахматного в коридорного пучков аналогично амыванию одвночного цилиндра. Характер омывания остальных тр>б (рис. 9-7) в сальной мере зависит от типа п)шка. В ко- ридорных пучках все трубы второго и последующих рядов нахолятся а вихревой зоне вперепн стоящих труб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
