Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Если в начале трубы ылоеется необогреваемый участок длиной (о< <! „то приближенно можно пользоваться формулой (8-8), подставив ! 1 в выражение — — — — вместо ! сумму !ч-1-!. Если (к)! ч, то следует при- ве и нимать во= !. г Уравнение (8-8) получено при — <0,01 и 0,07<р !>км<1800. Учет влияния вязкости с помощью отношении (р,!р ).от' справедлив для капельник жилкостей н непригоден для газов. Формула (8 Б) пожег быль — — ! ' ' ( ' использована при постоннной - ' о(- .г- --1-- 1 - ц.
- - или слабо изысня1ощейся по длине температуре стенки. 1 Согласно (Л. 144] при — — — Огрг)8 !Оо имеет место вяз кастио-гранитацноиный режим. о Здесь Ст=дрдйр(чк", 81= ю ю' ю ю 1ом го ю' ю ю' — ] (! — ук) ]; ь - температура жидкости па входе в трубу; ркк В-!а. 1'ккксчтккчг кк амрохккэмнчемюм физическис параметры, ахали Воч вом учкс к кру эой трубы врн кэмм- С Р, ыби аютсн по норкам м еквк и Г,=топить щие е м г, вы ираютсн по температуре (=О,б(го-)-!к). При вязкостно-гравитапионном режиме коэффициенты теплаатдачи больше определяемых по формулам (8.4) и (8-б). В результате влияния естественной конвекции коэффициент теплоотдачи при определенных условиях мажет увеличиться в 6 раз. Учсг влинния естественной конвекции при рвали пгых положениях тр>бы в сочетании с различными условиями ее нагревания и охлюкдения нвляетси ластаточио трудной аадачей.
Сравнительно небольшие различия граничных усповий часто приводят к с>тпествевгго разным 212 Знанення , лр ллааларнлн режюм а ! и 1,Ш ! 1ЗЗ 11е 1,13 1,05 1,02 1,Эо 1,1З 1,70 Обширные исследования теплоотдзчи при вязиостном и зязяостногравитапиопном режвмах были проведены Б. С. Петуховым, Е. А.
Краснощековым, Л. Д. Нольде и др. [Л. 123, 149, 160, !51 и лр.]. В экспериментах, проведенных с водой при 4а=сопз(, получено [Л. 15!], что вследствие свободной конвенции температура стенки горизонтальной трубы может с)щественно изменятьсв по париметру; в условиях нагрева жиляостн на верхней образующей она значительно выше, чем на нижней. В случае необходимости проведения тщательных расчетов теплосшачи при вяэхостно-гравитадиониом течении следует обратитьсн к цитированным работам.
Б. Тегелоотдонп ври турбулентном режиме Ранее при рассмотрении турбулентного пограничного слоя было получено [формула (7-32)]: 'сер — 1«) , ~1+ 1 )гг ~ (ш"з — 1) ~ ПРИМЕМ ДЛЯ тсзсина В тРУбш Чта ЮЕ=Ю Н 1е=г, ГДЕ Ю И 1 — епатветственно средние по сечению скорость и температура жидхоств. При беаотрывном течении, когда гидравлическое сопротивление опрепеляется силами трения, величину зл можно найти, зная козффи.
циент гидравлического сопротивления 5 для стабилизированного течеви». Разнос1ь давлении в двух поперечных сечениях трубы 1 и 2 бр= =р~ — рэ (ргк. 8-П) при стабилизированном течении идет ва преодоление трения на стенках (в начальном участке еще дополнительно нэ перестройку потока), Тогда ЛР(= аей 21,3 результатам экспериментов, что затруцнявг получение обобщенных заапсг1мостай, справедливых лля всех случаев вяэкостно-гравитационного режима, Приближенная оценка среднего коэффициента теплоотдачи прн вязиостно-гравитационном режиме может быть проиаведена по формуле [Л.125]: Х (ОгнеРгн)ее(Ргв/Рг,)ежз1. (8-8) Здесь в виде определяющей принята средняя температура экидиоств в трубе.
Определяющим размером является внутренний лиаметр трубы. Коэффициент м учитывает изменение среднего коэффициента теп.тоотдачи по длине трубы. Если 1)е(~50, то ее=1. ]Три 1(г((аеб поправку м можно приближенна оценить с помощью табл. 8-! [Л. 124]. Тэблваз 0-1 где [ — площадь поперечного сечения трубы; Р— между сечениями ) и 2. Согласно закону Дарси ! рн бр=! — —. Л 2 поверхность трубы Тогда и; — ((о — = ! — —. ° ! ьР 1.
Г Г 2 и' Для нруглой трубы и и' 4' Отсюда й 8 (8-7) Подставив псслецнсе соотношение в уравнегше (7-32) и разделив левую и правую части этого уравнения на рсры(г — 1,), получим! = р — )чз)и (,'8 роки 1+ 12 Ьз( — !) (8-8) Напомним, что число Стантона 81 можно представить следующим образом: 81 = — —. ын йорг ' Если Рг=1, то вместо (8-8) имеем: 84= — или р)п= — Ке Рг. ! 8 8 Б. С. Пег)ханым н В. В. Кирилловым [Л. 147) формула (8-9) была предложена 8 й)п нг, (8-10) !.щ+ щ.т рйа(щ"и — 1) где несколько )точнены пастолнные, вхопяшие в уравнение.
Здесь и!=- в.- (Ря/и )гд л=-О,!! пРи нагРевании капельной жидкостп и и=0,28 пРи ее охлаждении '. г Формула (8-10) дает значения козффиниевтов теплоотдачи прн стабилизированном теплообмене. За определнющун! приняты либо средняя по сечению (при расчете местных коэффиииентон теплоотдачи), либо срслняи в трубе (при расчете средних коэффициентов теплоотдачн) температура жвдкости. Исключение составляет коэффициент динамиурюиирмы' (8 !) ческой внзкости Р, «ыбиРаомый но томнсРатУРе стенки. За определяющий размер взят внутренний диаметр трубы. Формула (8-!0) пригодна лля рас юга теплоотдачи различных жидкостей при Рг,.-0,7.
На основе уравнения (8-9) можно получить расчетную формулу для Рг~!, если ввести в (8-9) эксперимеджальпо опрелеленную функпию ' при оноигн тогкоотиичн оо форнуии (8-!О) к зффинне т гнкрниин ио о о о нротиинонни тсонни ! рео ониуоток ооаодоонтн но урн «ннио ! К. Филоненко. ! — ! Й1дз ! К йио — 1,84) к 2Н ((Рг) =09!Ргэлз. Лля определения коэффициента гидравлического сопротивления используем формулу 1=0,184)те з'з . Тогда, вводя дополнительно поправку е,=-(Рг,/Рг,)ею на перемен- ность физических свойств канельвых жидкостей, получим формулу, прслложеппуз> М. А.
0(нхеевым ]Л. !25]: Хи. „— -0,Ю1 )Се ' Рг ' ' (Рг„/Рг,)к 55 (8-11) Формула опггсывает среднюю теплоотдачу в прямых гладких трубах прн (!(г() )50. За определяющую здесь принята срелняя температура жидкости в трубе, а зв овределягощнй размер — внутрен!пой диаметр. Число Рг, выбирается по средней температ) ре поверхности стенки. Для расчета местных коэффициентов тсвлоотдаги при турбулентном течении газа в прямой гладкой трубе А. С. Сукомелом в др.
[Л. 13!] была получена формула 5(ы ыщ — 0,022)те 'з Ргвоег. (8-!л! За определюащую здесь принята средняя в данном сечении температура газа, а за определяющий размер — внутренний диаметр трубы. Величина ю явлиется поправкой па изменение коэффициента теплоотдачн в начальном термическом участке. При (х/г())15 имеем м !. При (х(г() (15 н турбулентном течении с самого начала трубы согласно (Л. 131] попрапочный коэффициент ег можно определить по формуле (8-13) ! 38,(.(,!)-аю Как следует из последнего уравнения, на начальном участке коэффициент теплоотдачи по мере увеличения х уменьшается. При расчете по формулам (8-10) и (8-П) средвей теплоотдачи коротких труб (Щ (50) полученные значения )(н необходимо умножить на попранку м=п/а, где а — коэффициент теплоотдачи при (!А() — в — э-со (практически (1(г() )50]. Как отмечалось в ф 8-1, длины начальных гидродинамического и теплового участков зависят юг рида факторов, например, от числа Рейнольдса, степени турбулентности потока на входе, начального распределения Скорости, тепловых граничных условий и т.
п. От этих же факторов зависят и понравочные коэффициенты ег и еь Поэтому используемые в настоящее время в расчетной практике зиаченпя паправочных коэффшцгентов не являютоя универсальными и отражают специфику опытных исследований, в результате которых они были получены. Чем меньше !(г( (или хЩ), тем больше может быть различие поправочных коэффипиептов н тем больше может быть ошибка расчета. Значение поправки ю=зг/и может быть определено по уравнению (8-1). Если конкретных свелений об условиях протекания процесса недостаточно, то можно воспользоваться более п)юстой формулой (8-2). Используя уравнение (8-!3), длн оценки е~ можно получить следующую формулу".
г=)+,,л: (8-14) 2!5 адесь 1 †дли участка осреднення, отсчитываемая от нходного сечения т убы. оэффиднент теплоотдачи может зависеть от переменности температуры стенки по длине трубы. При турбулентном течении нензотермичность поверхности стенки сравнительно слабо сказывается на теплоотдаче. В случае теплообмепа газа при больших температурных напорах коэффициенты теплоотдачи могут отличаться от вычисленных по уравнениям (8-10) †(8-12) [на газы поправки типа (Рг /Ргс) н (рв)уы)" ве распространнются).Изменение теплсютдачи обычно учитывают введением в правую часть уравнений (Вс7) †(8-9] функпии )(6,), тле Рл —= ЮГ дг гл (х и з р Рнс. В-ау.
Влннсне тсатосрачураото Эа оре на лестную тн|лютдачу нрн турзулентнов течении с труде раалнчных талон (кж=тв) т-в:т — .у:л-. вл — с юл — у лата с — ал сто =Т,(Тсы Тс — средняя или местная температура сченкн, К, в зависимости от того, рассчитываечся Средний или местный коэффициент теплоотдачи; Тм — соответственна средпемассовая в трубе илн в данном сечении температура гааа, К. На рис. 8-12 представлены некоторые результаты измерении местной теплоотдачи газа в случае его нагревания (Йс)1) и охлаждения (В,(1).
При охлажлевни олно- и двухатомных газов теплоотдача практически не зависит от температурного фактора, если физические параметры выбирать по Т По паиным (Л. 3, 148) эта независимость имест место до Во=0,08. Теплоотдача охлаждаемых многоатомвых газов нЕсколько снижается с увеличением температурного напора. Прн нагревании газов теплоотдача существенно зависит от Ю, (рис. 8-!2). В заключение отметим, что из уравнений (8-11) и (8-12) следует, что и — ючл, т. е. при турбулентном теюнни коэффипиент теплоотдачи зависит от скорости более сушественно, чем при ламинарном режиме. Иа уравнения (8-12) следует также, что при (х(а())!б а Д'-лл, т.
е. чем меньше диаметр трубы, тем больше коэффипнент теплоотдзчн. 2!8 В. Тсляоотдочл при пгргходнои рсиилгг Прв числах Рейнальдса примерно от 2.104 до 10" теялаотдача зависит от очень большого количества факторов, трудно поддающихся у ~ету. Переходный режим хвраюеризуетсв перемежэемостыо течения (см. й 7-3). Нз рис. 8-13 для конкретных услояий приведена зависимость ксаффицнента перемежаемости м ат относительного расстояния от входа в трубу для различных чисел Рейнальдса. При постоянном числе Реввальдса коэффгшиент перемежаемости возрастает с увеличением расстояния от входа в трубу; коэффициент перемежаемостн ваз- е,п Ве г-еэ Зл нев- вг лереиеилеиое н н ег лгн гнил о а Рае. с олнлл хули л леле Регнельяеа в га ил ил ггг ды гго тли еш ны лог растает и с увеличением числа Рейнольпса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
