teplomassoobmen_Grigoriev (520573), страница 35
Текст из файла (страница 35)
9.4. Теплсобмеи а круюзсй трубе прн постоянной плотности теплового погок» на стенке Примем те же условия, по и в б 9.3, но допустим, ша иа «ну!ремней поверхности трубы дс — сопя!, В зтам случае среднемиссоввя темпсрксура жидкости линейно нзменяетсл па длине трубы (т — т,)л (9.6) О,А рс и' тле  — безразмерная срелнсмасссвая зсмпература; Ре = о Ага Запивюм Пзавнсние зие)згии и грани зиме условия: дВ 160 т 019 — + — — = (1 — п ) —; ддт Х дй дХ' В=О приХ=О,Обйд!; ОВ дй — =О приХ>О,Х-О; ОВ 1 — — при Х > О, й —.
1. дй 2 2 Зпшь Х = — †. В иапжм случае Ре А тбй) = й'12 — яя(8+ С. Средиемассовую темпершуру можно рассчитать по формуле ! В = «) В(1 — Х') Х пд. с Сопш гасив последнюю фсрь~улу с (9.6), получим С" -7148. После атой находим распределение темпершуры по длине и радиусу трубы. (т- т',)л В= — = — б+-Х --й — —. ОА усд безразмернав тсмнература «телки 4х 11 Ве = В Ред 48 Число Нуссельта иа участке стабилизирошниош теплссбмеиа од 1 48 Н» = ' =.
— =- — = 4.36. (т,-т)л В,-В Заме~им, что числю Нн значительно лроше «ычислястс» с помошмс интеграла Лайона (см б 10.2). Опустив выкладки, запиюем окончательное выражение лл» числа Нн, справедливое дл» всею участка тепяосбмеиа: Ни = — 4 ~ Аяж„ехп~-2 „ -1П'11Ш 1 (9.7а) Здесь тип А„и рн -- постоянные, завнслоше от и (табл. 9 2). т тс мсзз „.ч„л, (вг (тл! Подставив (9.7) в уравнение энергии, с учетом граничного ушювия найдем А — 2, а дт бт дх бх На участке стабмлизировашюго тсплссбмеиа темперазура во всех точ«ат потока линейно изменяется вдоль оси трубы: 1Э вЂ” АХ 4 т(д), (9.7) тле А — постоянная, Пй) - — неизвестная функция.
254 в гз в г,з зз г,е ге о,з ю 4 ол а.б з 4 ом вез Е,! х-.д' од о,т (9.8) (Т,— Т)3 ! „>гз (Т вЂ” Т,)К 94 Ред Нн '4,36 т !.3!Хе 35В е го о,з я я,з зд в ою о,га сдз е,зе о,ж о,зе Хара!пер изменение температуры па ради>су н длине трубы показан на рис. 9.3.
На начтшьвом !трагическом участке 0 < х < 1н (1„, = 0,07вре) местное значение а палас! с ростом х. Наиболее резкое изменение а нроисхаднт при Х 5 0 ОО ! Здесь результнты тесретнческого расчета приближенна описмваются уравненном Зная формулу (9.8) лля числа Нн иа гмчальиом термическом участке можно рассчитать Т,(х) слелуюнгим образом: Разность Т вЂ” Т равна !шлю в сшенних = О и далее увеличивается про нз порпионвяыю х . Средисмассовая температура, «ак мм уже отмечалн р о с г и е ся и сйво по длине трубы, причем При любых значениях Х нес!паз тепваотдача в случае 9, = сопя они смввезся формулой в, !' Х г- г -г,г — т«=.г,з;з — г.: ю г — н.—.зх Рассмотреииаи зеория справеллива совью ори отиосзпелыю больших зиачсингж числа Пекле.
В сггучы Рг < ! числа Ре мо ><быль малыми и на пропесс теплссбмена окюыьаег влияние «ереигю теплоты вдо и оси трубы и с"ет теплопроьодносгн жилка«ти Ошзыеается, чго в этом случае жидкость нагревается сше до пост>пленил в обозреваемый участок (з.е. в прелелаь учашка гидролинамической стабилнзапнн), и юа анвсннс проявляется шм больше, чем меньше чи .ло Ре* (рис. 9.4). Зависимость числа Но от безразмерной коорливатмХ '- х г(рой) показана на рве. 9 3 9.5. Вязкоегнмй режим.
Режим смешанной поносками Визкосменй режим. Этот режим харак г еризуется тзм, что иа распределениене скорости и температуры в потоке хгилксстн сказа!влет взияннс завиьимоеп вязкости от темперюуры Влкянве жс свободной кгжвекнии пренебрежимо мало, Вг знхтнмй режим иьгмп место прн малых значению числа Релея: Ка = Сгрг = б~ — „— — Рг.
ч Устагговгзегю, по указанный режим ограничен условиями. Ке < Ке„в т Кя < 3 ° !О . Обычно тги условия сажает "гвуют вязким жнакостям (маслам) лри вх течении в тр>%з малого диаметра. Дп» вязких жилкостей 1,6 06 66 04 °;2 О 6.2 64 Од Од Я 1,0 Ол Од 64 02 О п2 64 Од От д «е 1 Рг 1; орн этом длина 1„, велика к обычно болыне данны трубы югьто- обменного аппарата. Нри нагреваннп жидкости ее темперагура у стенки больше, чем в ядре. Так как яязкаиь жндкостн с унелпченнсм Т падает, то у стснкн пна меньше, чем в ялре. Засчет этою пронсхолпт унелнчевне ско. рости у стенал, прнноляпме к леформапнн параболического о(юфиля ско.
рости, сушествуюшего прп пою алиных сеойстевл жидкссгн (рнс 9 6, 0). Прн жгмю бгподаетс:бр т юр пна(р с 96,6) Пр ) я коросте эавнсят ог прнаеленной «гюрлннаты Т, что обьясняетсн юмененпем теьгпервзурнаю паля от одного ссчсння трубы к лругому. пряные на рнс. 9.6 получены Б.С. Петуховым в результате тюретнчсского расчета. Теоретически п экспериментально установлено, 'по тепгюотдюу прн ввзмютном рсягнме можно описан. зм «сиыостью виЛа 2,0 гд 1,6 1.4 1,2 1,О о,з 6,6 О,я 0,2 Х4 1,2 2,6 2,т 2,6 2,4 2,2 2,6 г,з 1,6 12 гд О,т 6,6 ОД вЂ” т вне термогравптапяанных сня орнвппит В (9.9) хпо " чнс.ю нусссльта при постоянных свойсгюк жндкосгн (ЕМ. (9.4)); Р, Н Рв — НЯЗКсетп ПРН Т, Н СРЕДНЕМОССаной тсыПЕРаЗУРЕ Т (Ес 6(юзнм~ают таюав Т„).
Пшмзатель шепеин и = 0,14 прн Гс = соптг Значения физнческнк свойств, нходяшнх в формулы лля Хн н Ре (члено Ре вхолнт в формулу лля Хне), выбяра|ажя по Тм = 0,5(Тс 4 Т). Формула (9.9) справедливапрншй001н007хп (р 51500ипрнчепнмадляхпухпс, пге Хно рассппываетс» па (9.5). Значеггнв физических свойств выбираются по Т = Т 2 0.50Тям (знака я нспользуеюя при охлаждения, знак ""я « — э — прн нагревании жидкости), здесь д Г „— среднелогарнфмнческая разность температур стенки н жндкости. Рмким смешанной зюнвекнпп. Прн чнслах Ва э 3 10 на теченне 1 жилксстя в трубе окаэь1ваат плняпне неоднородное распрсделенне пгютност и в потоке жнакосгн.
В эюм случае гм вынуждег нос ламинарное те'нь вне наклалываетса свободная конескппя, которая приволнт к деформаннн профиля скоростп п аозннкяовепию вторичных течений н трубе. Результнруннпее те ~ение зависит от располюкення трубы в пространстве (горпзонпшьное, всрпмальяое, наклонное) и ог направяснпя тепловою потока (от стенки к зюдксстн плп наоборот) Основные особенностн смешанной «онвскпн» можно выяснен рассматрнпая течение жндкссги оюло ве)пккальиой пзвстины Пусть вынуяшепное течение васравзенп снизу вверх, а з*мперюура пластины 'Г, Т (рнс.
9.7, а). В юам случае ппопгость жнлкостн около павстнны меныпе, чем вдали от псе. На частя ны жпдкои н лействуют термогравгпапионнгзе силы, напраюенные вверх. Поскольк) при этом ускорение направлено в ту же сторону, то скорость жндкостн в пограничном лое возрастаю . То гке самее булег н в том случае, еслн вынужденное Лвнямнне ггапрви~ено сверху янез, а Т с Т,. При движении снизу вверх и условнв Т, . Т (ахлапленпе жпдкссгп) дейст- О ггг - - ггг — — '"Г =г'М ' (9.9) ХО„1П„) 25 а г-т г„сг, 2,» 1,1 1,2 «.4 о,а о,б ал аз О г,а -О,» 12 1,Е О,5 О «,5 1,0 Е,5 О О,5 'е е О бэ к юму, по жилкошь в пограничном слое тормозится (рис.
9.7, б). При определенных условиях градиент скаюютн при у = 0 мшкет стан, равным нулю и пронзойлет отрыв пограничною слоя с обраюванием вихреи. Тогда течение станет зурбуленпзым Очевидна, па в первом рассмотренном случае тенлоогдача бупет боль. ше, чем а Отсутствии шилин» свсботлюй «оьтекнии, а во втором — меиыне.
Отмеченные явления пабтюлагстся и при течении в вертикально расположенных трубах. Разница состоит в гож что в замкаутоьз сбьемс азглвсио закону сохранения »мну зьса при вьгнужленном лважении снизу «верх и Т ' Т в ялре потока булет набзюлапс» уьтеныление результируюшей скорости Из рис. 9.8 можно получить цредставяенле о влиянии сюСюлиой коиц (оно хараюернзуется цюлом ка) ив профили скорости н теьпюрагуры нри подземном движении в обогрет»сион срубе. Па развшие смешанной коивекции е сбогреааемых трубах оказывают »лиани» граничные условна иа стенке.
При Т вЂ” соп»1 с )юсгом продольной координаты '1 растет, а ЛТ Т . Т умеиьшютс», вместе с тем умеиьшаегся н число Иг. Помому нюзги От «хола «»няни» саоболнай коивскции МЕНЬ Ч ЧЕМ На На «ЛЬИОМ УЧает»е. ПРИ Ос — Сопя ОТ УВЕЛИЧИВ»Е СЯ, д .5»тая максимального нючеиня за пределами начального термического 2«0 участка. В этом случае влияние шрмограантациоиных снл будет гмибош злим в обтюсти сзвбилизированиого тепзосбмеив. Влияние слобо»пай каивеьцик в шриюнтвльиых трубах проявляетск атом, что из-зв возникновения втори'гных течений происходит Образование двух вихрей (спирелевилных глнурсв), симмшрвчиых о носи!ель»о «ертиналыюй пзосююти, проход«и!ей через ось кшала Прн полводе теплоты че!юз сте»ку жидкость поднимается вдаль бокоюй поверхности рубы и опускается в «дре потока.
В случае ох галсюви» жид«сепг в трубе (ою юд теплоты зе)юз стенку) ниюравтюние ягорнчных имений протиеоположнсе. Теорет еск 1 .1 с срнме .. ио ус аио е, поток со юоричными течениями в виде отмеченных шнуров в зорзгюгггюьной трубе боюе устойчив н юзмуитсниям и переход к турбулентиостл щюисхотап при Кс э 2300.
В обогреваемой гаризонпшьной трубе прн 9 = сапы на Осип»анин опытных данных получено. Ке . а004 П40Ю(1 !а зйа). 1 Формула(930) справедлива при Ка< РО »06 <Рг '10 Из(910) лнлгю, что Кс зависит от Ка. Лрн Ка = 10 Ке„= 14 300 При том же граннч- 8 гюм условии (9, = сопя), «ак показывают зсоретические расчеты, свободная нке ция нач авто аз 1«ат е а оопючу при чисае Иг, Сюлыоем его предельиога значения: 1,1. 10 Пг, 'О РгХн [1 - екр(-1ООА))' 3' пте Хе, соотж. сг уе то м саойстеам жилкссги, при Рг !О и Хн» вЂ” 4,36 С)га .-25 (црн этом число Тш — 250). » При суаюстюнном влиянии свободной кон»екцил в горизоншльюй трубе происхопит деформайия как проф«ля скороепг..гак н профиля температуры Все это првволит н гому, по в обогрсюемой трубе коэффинишп теплоотдачи изменяется ло периметру шчения, причем и иа нижней образуюшей мозкет бы и.
значительно больше, чем ва верхней. Лри с гюле теплоты через стенку (жнлность охгаклается] картин» сбрагная. Средний по псрачетру «оэффициенг тев:нютлачи при болылих значениях пр»зеленной шзины (при Х > !) можно рвссчнтюь по формуле Петухою - Полякова. Хп = 4,36[! + 1,6 И Посл«лкяя формула справ»двина нри 50 < Кс < Ке, Ка < 4 !О и т '4' 0,6 < Рг < 10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
