Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 51
Текст из файла (страница 51)
На рвс. П-3 показан характер а, ч.=сызс распределения температур при равномерном теплоотводе от стенки (д,=сопя!). Обогрев жидкости проис. ходит вв участке Π†!. Привито, по коэффициент теплоотдачи постоянен. Пунктирная линни соответствует средней по сечению температуре жидкости, вычисленной по уравнению з„=им+ —" ел Пгг ' (11-6) На достаточном удалении от кондов участка теплоотвода температуры жидкости и стенки изменяются линейно, причем здесь Ы= — '= сопз!.
Однако осевая *еплоправодность приводит к повышению теыпературы жидкости и степки на величину Ы. Как следует нэ работы Л. Г. Генпна, ш г П+0 !и ))ЛЛ вЂ” Рмгх.) (1! -7) где Р— периметр поперечного сечения трубы; г( — ее внутренний диаьгетр; 1„ 3'ш )ь ! — коэффициенты теплопроводигсти и площади поперечного сечения соответственно стенки трубы и жидкого металла. 245 Мы рассмотрезп геплоотдачу при течении хсидких ыеталлов в трубах.
Для практики представляет интерес теплообмен в в других геометрических системах, в частности при поперечном омыванни пучков труб. Теплоотдача прм поперечном цмыванни шахматиык и коридорных пучков жидкими ь~еталлами (ртуть, натрий) научалась в работах (Л. !3, 171). Опыты показали, что средина коэффициент теплоотдачи глубинных рядов описывается формулой Я,а=Ре ' . (11-8) Здесь в качестве определятощего размера взят внешний диаметр тр)бы; скорость рассчитывается в узком сечении пучка. Физнческяе «араыетры выбираются по температуре жидкого металла. Коэффициенты теплоотдачи определялись в опытах ьак п=дь/Л1. Исследованные пучки были сравнительно тесными, относительные шаги з,/г( и зз/д наменнлись в прелелах примерно от 1 ао 1,5.
Завп- сиыость теплоотдачи от типа пучбз ла — — — — — ка и его относительных гг!агав не предложена. Опыты показывают, что средняя теплоотдзча первого , 1 ряда пучка примерно иа 20ей ! меньше теплоотдзчп глубинных рядов. Формула (П-8) рекоменш дуется для чистых жидких мегаллов. На графике рис. 11-4 форму- ла (11-8) сопоставкенв с опьпга .чг-', '-' - -=Г=„- ными данными [Л. 171). Для практики представляет интерес теплоотдачи прн свободРае 11.4 тьазьатлаэа Заа ПОНЕЗЕЮЮН азы- пой конаекции жидких ыеталлов.
ааааа пучь ь трГЕ жпз«з ет лз н 1 * ь е а керазезаме «гчкз с а зесн- В гл. 10 говорилось, что при тельники шаганн ст г,з а !,з; тртбгт аз малых числах Прапдтля сущестнике з н стали 1Х!ЗНЗТ). асино проявляется влияние инер- ционных снл. Прн этом коэффициент пропорциональности с н формулах вида Ни с(СггРг) оказыиаетс» функцаей числа Прандтля; при с=сопгй переменной величиной является показатель степени прн числе Рг. Сказанное еправечлпзо для свободной конвекцни расплавленных металлов.
Исследование теплоотдачн тяжелых и щелочных расплавленных ме. таллов н сплавов в условиях копвекции в большоьг объеме проводилось в Энергетическом институте ни. П М. Кржнжавовского (Л. !88). В результате исследования иолу ~сна формула Н» г=сСгг" Рг (11-9) описывающая среднюю теплоотдачу. Здесь ги = 0,8+ (0.02!Рг~ гэ). (1130) Значения псктоянных с и и зависит от величины критерия Пгьь Прн Пг„=.(От ь10' значение с=052 и и 025 (ламннарный режим), прн Пгп)10э с=0,105 н п=1/3 (турбулентный режим).
В качестве определяющей принята так называемая средняя температура пограничного 246 слоя гы=0,5(гю+1,), где 1» — температура жидкости вдали от тела. В виде определяющего линейного размера приняты: вля вертикальных плит — их высота, для горизонтальных труб — пнешинй диаметр. Гидравлическое сопротивление жндкик металлов определяется по тем же формулам, что н лля прочих жидкостей. и 1.
ткпяООтдача пэи сан хкэитическОИ сОстОянии внцкства гы чю юг юю ла мг нг г'д Рве. П-3 Теюдсе. «ас ь д ю одв»а го Зда овсгюкпвпиеской обгюстк В настоящее вреьгя в энергетике и других областях техники все шоре используются высокие дввления н температуры. В ряде аппаратов и устройств давление теплоносителя превышает термопинаынческое критическое даплеиие рю Температура жидкости при этом может быть как бОЛЬШК таК И МЕНЬШЕ тсрыадниаМИЧЕСКОй «рптИЧЕСКОВ тЕМПЕратурЫ гю Оверхкрнтнческая область состояний характеризуется своеобразныгг и значительным изменением физических свойств вещества при сравнительно неболыпих изменениях температуры и давления.
Особенно резко изменяется теплоемкость срг она может иэьгеняться во много раз н проходит через максимум )рггС. 11-5). ТЕМПЕратуру гюю СООт- р~-'-*'-'-Г ветствуюшую максимуму теплоем- ' ~ ~ г=ггыщлепюмг кости прн р=сопз1, называют псевдокрнтнческой. В этой т области происходит и существенное извененне плотности, коэффициентов вязиости и теплопроводности.
Зггвчительно изменяется и проходит ) г';ь гы ' через максимуяг число Пранцтля Рг=всд/Е Из термодинамики известно, гг ~ ~) Т „, что в саерхкритической области состояния переход из жидкой фазы ма к гачообразяой происходиу непрерывна. Изменение свойств вещества нс имеет скачкообразного, разрыв- эю ного характера, наблюдаемого при сосуществовании жидкой и паровок фаз Поэтому теплообмен при сверхкритичесиом состоянии рассматривают как теплообмев в однофазиай среде, но с ярко выраженной перемепностыо физических свойств теплоносителя. Только при исчезающе малых температурных напорах, когда перемеаность физических параметров практическя кс яроивляется, коэффипиенты теплоотдачи можно рассчитывать по обычным формулам.
приведенным ранее. О ростом температурного напора расхогкдение между ооытныыи данными и данными расчета по этны формулам растет и ьгожет стать недопустимым. В некоторых случаях на отдельных учаопсах трубы наблюдается резко попижевиая теплоотдача (тагг нааываемый режим «укудшеиной теплоотдачню). При эгпм значительно возрастает температура стенки, что может привести к ее разругпению.
Укудшениая теплоотдача наблюдалась яак в горизонтально, так и в вертикально расположенных трубах при числах Рейиольдса, достигающих веавчикы йв)бю. В некоторых опытах обнаружены повышенные значения коэффициентов теплоотдачн, 247 зги режимы могут сопровождаться значительиыми пульсациями давления, шумом. Проведено большое количество экспериментальных и расчетно-теоретических исследований с целью получения расчетных зависимостей, позволяющих определить теплоотдачу при различных режимных условиях.
В частности, показано, что в области околокритического состояния турбулентное течение н сопутствующий теплообмен могут существенно зависеть от числа Грасгофа, т. е. от тепловой гравитационной коивекцни, обусловленной существенным изменением плотности в рассматриваемо/э области состояний веществе. Несмотря на наличие большого ноличества фактического материала значительного числа гипотез, выдвинутых для его объяснения,прада расчетных зависимостей, в настоящее время нет достаточно обобщенных формул, с помощью которых можно было бы надежно рассчитать теплоотдвчу для всех случаев. Практическое определение коэффициентов теплоотдачи должно производиться по экспериментальным данным (форыулэм), а мзксимальнейшей степени соответствующим условиям работы промышленной установки.
Можно указать некоторые литературные источники, в которых приводятся сведения а теплоотдаче при сверхнритнческом состоянии вещества [Л. 80, 81, 101, !45, !46, 203). и-з. тапяоотдачд пзм твчямнм гюль с вопьщоп снозостыо Теплоотдачв при больших скоростях течения газов имеет ряд особенностей, иеучет которых может привести к существенныч ошибкам. В случае больших скоростей гидродниамнческие процессы и процессы теплообмена неразрывно связаны.
Течение характеризуется взаимным преобразованием внутренней и кинетической энергии потока и расширением газа. Согласно первому закону термодинамики, для струйки газа можно написать: !П-1!) адесь ! — удельная энтальппя, Дж/кг; ю — скорость гааз, м/с," тепловой поток на участке струйки между поперечными сечениями 1 и 2, Вт; 0 — расход газа, кг/с. Индексы «1» и «2л относятся соответственно к начальному и конечному произвольно выбранным сечениям.
Уравнение (11-11) записано для 1 кг газа. Предполагается, что по поперечному сечению струйки параыетрм потока не изменяются. При аднвбатяческом течении газа Я=-О) позрастание его кинетической энергии ют/2 может происходить только при поннженни знтальпии. Наоборот, возрастанию энтальпин будет соответствовать уменьшение кинетической энергии и, следовательно, скорости. Изменение энтальпин в конеаном счете приводит к изменению температуры газа. Энтальпия 1 при поляоы адиабзтнческом торможении газа называется энтальпней адиабатпческогр торможения, апз равна: !,=ь + —. (11-1ф Температура Ге, которую принимает газ при полном аднзбатнческом торможении, йазывеется температурой торможения. Подставив 248 в уравнение (11-!2) значение энтальпии для тсрмодинамически ядеальлых газов б=грТ в разделив левую и правую части на ср, получим.
(11-1ф Как известно вз термодинамики, отношение кинетической энергии потока к его эптальпии равно; э',2 З вЂ” 1 м* Э вЂ” 1 ббТ 2 а' 2 (П-14) здесь А=сиба,.— отношение удельных теплоемкостей при постоянных давлении и объеме. Величина ю/и прелставляет собой отношение сноростн потока б! скорости звука в этан же точке Это отиоц!ение обозначают черсз М и называют числом Маха. Пз последнего уравкевня следует, что число Маха характеризует отношение кинетической энергии потока к его эитальппи. В общем случае число М может изменяться от нули до бесконечности.
Если М< 1, то поток называется дозвуковым, если М=.!— звуковым и сели ба4>! — сне рхзв у к он ы м. С учетом (11-И] уравнение (11-13) можно преобразовать в следующее: Т в а — 1 Т + 2бр) + 2 (! 1-15) Из уравпеция (!! -15) следует, например, что при М=0,25 н й= — 1,4 (воздух) температура торможения превышает термодииамнческу!о температуру потока примерно цз !бй. Прн Т=288 К скорость звука в воздухе у земли равна примерно 340 мбс! в этом случае значению Т И М=0,25 соответглвует скорость бю! ш=86 м!с. Обычно принимают, й юл что нри М<0,25 Та= Т. мм Па рвс.
11-5 показана зависимость температуры торможения от скорости воздушного по- а !Тб "ююе хав тока. При М=1 Тб=!,2 Т; при э бмбьмблббз юв М=Б Тб=-6 Т. Здесь же привелеиы температуры плавления пе- р 2 э б б М Потопых металлов. Раг. 11-з ззезсзиссг температуры юрчс- При очень балыпих темпера- „'„„,' „вс ы !е 1.0 турах газа его физические свойства существенно изменя!отса. Происходит диссоциация молекул, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
