Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Сопротивление самотяги нозникает вследствие того, что вынужденному движению нагретой жидкости иа нисходящих участках канала противодействует подаемная сила, направленная вверх. Таким образом, полный напор, необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник, определится формулой Ьр=ХЬР т+ АЬР +уЬРГ+ВЬР, (20-1) где ВЬр,— сумма сопротивления трения иа всех участках поверхности теплоабмеиа (каналов, пучков труб, стенок и др,); ЕЬр„„. — сумма потерь напора в местных сопротивлениях; ХЛдт — сумма потерь напора, обусловленных ускорением потока; Хбрч — суммарная затрата напора на преодоление самотяги; Лр нэмеряется в паскалях. Так как природа возникновения составляющих сопротивлений в формуле (20-1) различна, то и расчет их ведется разделыю. Потери давления на преополение сил трения при теченви несжимаемой жидкости в каналах иа участке безотрывного движения в общем случае рассчитываются по формуле ркр йзр, =1 —— (х(р21 где 1 — полная длина канала; г( — гидравлический диаметр, который з общем случае найдется как р(=4(ри (( — поперечное сечение канала; и — периметр поперечного сечения); р и ю — средняя плотность жидкости или газа в канале, кг/мэ, и средняя скорость, эр/с; 4 в коэффициент сопротивления трении; он является беэравмерной величиной, характеризующей соотиоцрение сил трения и инерционных сил патока.
Коэффициент сопротивления остается постоянным для каналов с 1>З(ЭГ, в случае 1<ЗОп' необходимо учитывать измеиенвя его на входном участке канала; Ьр , измеряется в паскалях. Коэффициент сопротивления трен и в зависят от режима двиркения потока и поэтому пря ламинарном и турбулентном течю иии определяется по-разному. Закономерности движения потока рассматриваются з различных курсах гидравлики и гидроаэродинамики, например в работах (Л.
184, 202). В настоящей главе мы ограничимся краткими даннымн. необходимымн для расчета сопротивления тренин. 460 О,!Зв о', цп О, 1Ы7 О". !Л7 О. !ЗО О,'!25 О,44О 0,'з тг 0,246 О, 2Ю 0,251 0,2!В 0,224 О,! 04 0,2!2 О,! 64 О,!466 0,172 О,! 05 О',! 01 О.! 65 0,!44 цюо о, ым 1ШО а,'Шт ЖОО 0,2 БЗ БООО О, Ш4 1ООЗО О, зю зо ею, о,'м!ю О, ЮО Оок 56 0,2 45 о. кж 6,2!З О', Ю! 0,675 0,57ЕБ 0,5!22 О',476 а, Ззз о,зпм 60 10О 150 200 400 цю 0,770 0,667 0,5 66 О,'54! 0,4 40 О.'З2ЕО ош 64 о, ып 0,446 о',ы!м о ззо О, Шт о,ых! О,'455 О.'ЗВБ 0,552 6,266 0,254 При вязкостнам нензотермнческом течении в трубах и канатах можно рекомендовать формулу, предложенную Б. С. Петуховым (Л. 182): где 47 — коэффициент, учитывающий геометрическую форму капала, выбирается по данным для изотермического потока. Для круглой трубы ф 1,0; для плоского канала !р= 1,5, для каналов другой формы значения а можно найти в работе (Л. 124).
Значение показателя степенк и в уравиезнн (20-3) берется иэ таблицы нлн вычисляется по формуле л=-с(Ре,— ) ~ ~ ) (Ю.Б) где 0= 2,3 н пг=-03 прн 60(Ре, — ( !500; и с=0,535 и 1п=0,1 при 1500(ре, — (3 10'. и Значения чисел Ке, и Р67 вычисляются по эквивалентному диамею ру, и физические параметры относятся к температуре на входе в канал. Каэффидиенты вязкости 1ы и рт относятся соответственно к температуре стенки и температуре потока на входе. Формула (20-3) справедлива для капельных жидкостей при значениях 0,08(ИЛИ!<!200 н 60<Раз 4((!(3 105 Так как показатель стелени и всегда полотхнтелен, то иэ уравнения (ж)-3) следует, что при прочих равных успениях значения коэффициента трения 5 будут раз. ными при нагревании и охлаждении и отличными от значений для изо. термического потока.
Коэффициент сопротивления трения при охлаждении будет больше, чем при нагревании потока. Прн турбулентном пеизотермнческом течении в трубах и каналах падение давления при движении несжимаемой жидкости определяется также по уравнению (20-2), Как и при ламинарном движении, в основу формул для вычисления коэффициента сопротивления трения положены формулы для изатермнческого движении. Влияние неизотермичвоств иа сопротивление греция можно учитывать при помощи поправки, предложепной М. Д.Михеевым (Рг,/Рг„,)ьт (Л. 124). Тогда формула для расчета коэффициента трения прн пеиэотермическом двпжении запишется так: 1=(,(Рг,/Рг )04. (В).5) В уравиевии (20-5) коэффициепт сопротпвпевия трения прн изотете мическом течении 2 может быть вычислен по навесы!ой формуле: ! (П (1,62!пйе — 1.64!Е ' (20-6) С учетом последнего уравнения формула (20-6) запишется так: В.М1яце — цш)* '1"Рг / В формуле (20-6') все физнческве параметры отнесены к средней температуре жидкаств, кроме Рг„который относится к температуре стенки.
В качестве линейного определяюшего размера беретсн бме капала. Многие экспериментальные данные по исследованию сопротивления тренпя при движении газа в трубах и каналах указывакт па то, что если физические параметры относить к средней температуре газа по длине канала, то сопротивления неиэотермического течения можно рассчитывать по тем же формулам, что и для нзотермического: для ламииарного движения — по закону Наузейлп (= —" си (20-7) це длн турбулентного течения в трубах и каналах — по формуле (20-6).
Как было сказано, местные сопротивления обусловлены наличием в теплообм*нных аппаратах устройств, нзменяюших направление движения среды вли форму потока (полороты, сужения, расширения и пр.). Местные сопротивления определяются по формуле (Ю-й) где 0 — коэффициент местного сопротивления; Лр л измеряется в Па. Коэффициент местного сопротивдения за.чм )-ь-1, шюит от характера препятстпия, которым вы.. йг -(,) 4') — зываются укаэанные сопротивления. Формулы н ,,«'ф -()) ф..~- числовые данные для коэффициентов местных ((г . 1 ф- -ф -О-~ сопротивлений в различных напорных системах л ф- -ф -ф- ' можво найти в )Л.
124, гл. 62 'Ф б О -Ф-'Ф Гидравлическое сопротивление и у ч к о в т р у б прн поперечном обтекании следует рассматривать кан сумму сопротивлений тренин н местных сопротявленвй. Так кая в этом щчпав мна» шахнаме„» сл)чае сопротивление тренвя составляет ничтожагчкав труб. ную долю местных сопротивлений, то полное сопротивление пучков труб определяют по формуле (20-8). При этом коэффвцвент местного сопротивления онределяется по формулам ВТИ (Л. 66). Для шахматных пучков: при .„л — ! Еп=(.4(а+1) Ре '*'; (20-9] при 1 — л.з', г,,а — ! Ец —.--1,93(а+1) )г' а,' (ге '-" (20-1 О) (20.11) В формулах [3!-9) и (20-10) т! — поперечный шаг н з'з — диагональный шаг шахматного лучка (рнс.
20-1). Для коридорных пучков: гьи — с.в при Ел=0,266( "' ' ) ' а(те'"! з,/Л вЂ” ! на! — п,в (20-12) з /я — — ! Показатель степени т в формулах (20-П) н (Э/-12) может быть вычислен следующим образом: прн заЫм 1,24 ...„и ! при зз/г/<1,24 =066 (;,", )'" ~,"",,' — 0.1 )"" — 1. В втих уравнениях з, и за — пояеречпый и продольный шаги в корндорйых пучках (рис.
20-2). В формулах (20-9) †(20-12) число Эйлера Еп= —,, ар рн' ' где бр — гидравлическое сопротивление пучка, Па; р — плотность газа прн средней температуре газа в пучке, кг/мг; ю — средняя скорость потока в узком сечении пучка, м/с. указанные формулы справелливы прн 6 10!<)(с<6.10', для шахматных пучков в величина геометрического параметра пучка должна лежать в пределах! , „/'; =0„25 —:2,6; для коридорных пучкоа— м/л — о,в 3 гл — ! = 0,2 †: 6,6. П о т ар я напора, обусловленная ускорением п о т ок а вследствие изменения объема теплоносителя при постоянном сечении канала, бр» рзюь ргю $, (ЗУ(а) где юь р! и иЪ, р» — скоростгч м/с, и плотность газа, кг/мз, Соответствеп.
но во входном н выходном сечениях потока. Для капельных жидкостей Лрт, Па, мало по сравнению с общим сопротивлением потока, и это сопротивление можно ие принимать во внимание. Если аппарат сообщается с окружаюшей средой, необходимо учитывать сопротивление са мотяги. Это сопротивление можно вычислить по формуле йр =ша(» р)й (20-14) 463 -Б (угде Ь вЂ” расстояние по вертикали между входом и Ц3-4).7 выхсщом теплоносителя, м; р и рч — средние плот- 1. = ности теплоносителя нокружяющего вааауха. кг/мт; -()/-( ~ ф Ьрс измеряется в паскалях.
— Зваь плюс берется при движения теплоноспа ,-(-')-.Я в геля сверху вниз, знак минус †п движении снизу вверх. Это значит, что в первом случае общее сопротивление движению теплоносителя уверят пьз к паст„чт личнвается на величину Ьр,, во нтором случае— еаппо ив епкя керк- уменьшается на Ьрм Если теплообменпик не сообмпв птчюз тпуа щается с окружающим воздухом (включен в замкнутую систему), то Лрч=О. Для получения полного сопротивления теплообменного устройства выбранной конструкции н с конкретными теплоносителямн полученные составлаюшие ЕЬР„т, ЕЬР„„ Е,."Цс и ХЬР, пОдставлЯют в УРавнение (Ю. 1) ш.з.
аасчш ыопзностж наовходмыол для пшшажцхнмя жидкосги Гидравлическое сопротивление Ьр, подсчитаяное по формуле (20-1), предопределяет величину мощности, необходимой дчя перемещения теп- лоносителя через теплообмеиный аппарат, Мопшость /у, Вт, на валу насоса или вентилятора определяется по формуле г ар озр (20-15 Ч гт где р — объемный расход жидкоств, мз/с 6 — массовый расход жидкости, кг/с; Ьр — полное сопротивление, Па; р — плотность жидкости нли газа, кг/мт; П вЂ” к и. д.
насоса или вентилятора. Прк выборе оптимальных форм и размеров поверхности нагрева теплообменника принимают наивыгоднейшее соотношение межлу поверхностью теплообмеяа и расходом знергии на лвнженне теплоносителей. Добиваклся, чтобы указанное соотношение была оптпв~альпым, т. е зкономичесви наиболее выгодным. Это соотношение устанавливается на основе технико-зкономических расчетов. ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица 1 Меныунюродюж снстама едвюи (СН) Осмозмые сданэцы Длнна Масса й.. юмктрвческою тона Термслвнамкчеаюж температура Сила света Метр Кнлирамм См упав Ампер Кельвин Свеча юг с А К с Нмпэпорыг проел одиые гднлю(ы Квюлратный ыюзр асаф" в секунду Метр нв сеаунзу в «ввлрате Килограмм еа кубнческнй метр Ньютон Ньютон ва ьмжратвый метр Ныомж-секунда па квадратный метр Квадрагяьж метр яа смгунду Джоуль Ва т Джоуль на «влсграмм.кельвнн Джоулым кнюогрвн» Ватт аа пвазратнмй метр Вют н» метр-Кальвин Ватт нв квю,!ратный метр-келылн Ватт на нмюрагньж етр.келым» в чегвсртой сте енн Таблнца 2 Пе/сюод юелнчл» ню сдп оц плледллпд сеюлслы МКГСС л иглздрларгн)црю сес смт еднпмц /САО 1 нкюа=(,187 кйж 1 ксс=9.8! Н 1 кгс/ыз=-9,81 Н/м' 1 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
