Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 46
Текст из файла (страница 46)
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".
Если 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 . п . — 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. Гидролггнаыичесная 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 гидродннамическая теорня теплаобмена не используется. э-2. тепиаотдлч* прм пОпеРечнОм Омьпэннн пвчноэ тауж 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 характери — — зуются внешним диа -3Д-.'=-=- ~ .;=-,:===."' ч чествоч рндов труб па 'б У''г» ' :»мь ' / холу жядкости (на рис.
9-7 а каждом пучке по пять рядов). рас Э-у. Схсчн рассохся еаан труа а корэлараых ггг н Для апределеняага мэхаатв 'х (аг пучкгг труа н характер звюкеанг пу гка шаги гг и зг н малка ° 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 иевьше 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. причем циркуляция жидкости а вихревой зоне слабая, так как поток в основном проходит в продольиых зазорах между трубами (в «коридорах»).
Поэтому в коридорных пучках как лобовая, так и кормовая части трубок омываются со значительно меньшей интенсивностью, чем те же чисти одиночной трубки 227 или лобовая часть трубки пернога ряда в пучке. В шахматных пучках характер омывання глубоко расположенных трубок качественна мало отличается ат характера омывания трлбосс первого рядн. Описанному характеру движения жидкости в пучках из круглых труб соосзстствует н распределение местных козффипиентов теплоотдача по окружностн труб различных рядов. Распределснне местных ы пря'определенном значении числа Ке представлено на графике рнс.
9-8; здесь ср — угол, отсчитываемый от лобовой точки трубы, цифры означают номера рядов. Из рассмотрения кривых следует, что изменение местных а по акружнаста тр)б первого ряда коридорного и шахматного пучков соотяетствует распределению а для одиночной трубюс. Лля вторых и всех последующих рядов коридорного пучка характер кривых меннется: лсаксимум теплоотдачи наблюдается не в лобовой точке, а при 9=50'.
Такюс максимумов двз н расположены они «ак раз в тех областях поверхности труб, где жтулс ', ) Г ) '* нтсгт ~ ' ' происходит улар набег Лобовая же часть ы — ~ -т.'о непосредственному воз- действию потока не ] Ч с лз подвергается, позтому )сс —. здесь теплоотла*са не- высока. В шахматных ол —.с- с — сыз',— ш — -- с-т- пучках ыакснмум тспз ° - )-,— - -) — н» вЂ” ).с —..-- лоотдачн пля всех ряос. — ~ — ~ — — —, ог -.. -) ' с Дов остаетсн н лаба- с вой точке (исключен м ю зо см сыро о го со м оо мс О ниеможет ичесь место са ф только при больших Рзс. З-З.
Изыенеоне хозффзннентоо тззхсатязчн по Ке исси малых ззсс)) ° окружнсктн труб ххя роток «ых рахов «орнзорных ро) Изменяется в пан шзтнзтных сб) нуткоз; Це-Сз ° Са", зозхух. чальных рядах пучков и средняя теплоотдача. На основании многочисленных нсслелоианпй теплоотдачи пучков Н В. Кузнецовым, В. М. Антуфьевылс и другнмн можно сделать ряд общих выводна: а) средина теплоатдача первого ряда различна и определяется началыюй турбулентностью потока; б) начиная примерно с третьею ряда срелняя теплоотдача стабилизируется, так как в глубинных рядах степень турбулентности потока определяется компонав«ой пучка, являющегося па существу системой турбулнзирующвх устройств. Прсс невысокой степени турбулентности набегающего патока'тепло- отдача первого ряда шахматного пучка составляет примерно ббс)с теплоотдачи третьего и последующих рядов, теплоотдача второго ряда составляет примерно 70сй. В коридорном пучке теплоотдача первого ряда также составляет примерно ббс)т теплоатдачн третьего и последующих рядов, а теплоотдача второго 90св.
Изменение теплоатдачи по рядам приведено на диаграмнзх рнс. 9-9; здесь но вертикали отлажены отношения ес среднего ковффнциеита теплоотдачв произвольного ряда к той же величине для третьего ряда, па горизонтали - - номера рядов Возрастание теплоотдаче по рядам, как указывалось, абъясняетсн даполянтельной турбулизацией потока в пучке. Однако если поган, хзй набегаюшпй на пучок труб, значительно вскусственио турбулизврован (например, с помошью различных турбулизнруюпгих устройств; е результате резкого расширения, после прохождения через вентилятор или насос и др.), то теплоотдача начальных рядов мажет быть как равна теплоотдаче глубинных рядов, так и больше ее. В глубинных ридах течение и теплоотдача определпются компоновкой пучка и не зависит ог начальной турбулентнастн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
