teplotekhnika (852911), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Для прямоугольных ограниченных реберЕр =Ііг(т11",)т/зрІ.(10.30)Уравнение (10.30) часто используют для расчета эффективности труб,оребренных проволочной спиралью, в этом случае толщина проволокиа" = апр; ц, = пр + (апр - апр/2,где дпр - диаметр проволоки; ипр - ширина спирали.Для круглых поперечных ребер постоянной толщины=2І](иЬ)-ВорК|(и/;)иди-(щит ьшы-Воркошы'от І'ІЫ“ь = В-сІ З ис =ЩдВор =11(ис)/К|(ис),(І(ю ° 31)где Іо ,ІІ - функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков;К , КІ - то же, второго рода; В - наружный диаметр ребер.Коэффициент эффективности винтовых ребер Ер треугольного профиля описан в специальной литературе, но для его определения могутбыть использованы формула (10.31), обеспечивающая достаточную дляпрактики точность расчетов, или график (рис. 10.11).Далее приведены уравнения для расчета конвективных коэффициентов теплоотдачи в глубинных рядах пучков оребренных труб при поперечном омывании их потоком жидкости или газа.
Эти уравнения получены в результате обобщения большого числа экспериментальных данных.Шахматные пучки из труб, оребренных круглыми поперечными ребрами или винтовой накаткой:при Не < 2-103тм, = 2,807ке26154в2»'фдродвгшсПОТ Р(10.32)2130,80,60,4Рис. 10.11 .
Коэффициент эффе-ктивности круглых поперечныхребер трапецеидального или треугольного профиля0,23,001,02,03,04,0 тдргде [38 - параметр шаговых отношений, [35 = (зІ - 4)/(3'2 - 00; Фор - коэф-фициент оребрения; фор = п/(21и11.) (здесь Ь - длина трубы, используемая и при определении А)Апри ке = 2403:.- 3,710'ъЪТрр,=о,зыаепПОТ в°1фр°5Рг°МЗПОТ с!(10.33)Опроеделяюший линейный размер, используемый в (10.32) и (10.33),[=АТр([+.їр_АпАпА_Ь2пр' )( '034где Ар - площадь поверхности боковых сторон всех ребер на единице- число ребер надлины трубы без учета поверхности торцов ребер;прединице длины трубы, использованной при расчете.Уравнения (10.32) и (10.33) применимы при І= (12 + 178)-10_3 м;Вр = 0,46 + 2,2; фор = І + 22.Коридорные пучки из труб, оребренных круглыми поперечными ребрами или винтовой накаткой:-0 7116рртРфрёдсс.,'тїї'рр = о, 2с фор(10.35)Здесь с = [1 + (2сгІ - 3)(1 - 0 ,_2502)3]; =0 ,65ф0р07.Формула применима при Ке = 2 103 +п3, 7 105; Ір= (27 + 178)- 10 3м;фрр= 1+ 18,5.В (10.32), (10.33) и (10.35) для жидкостей сІ = (Ргрот/Ргст)0'25, для газовс,= 1.При расчете теплоотдачи в малорядных пучках (гр < 4) в эти уравнения вводится сомножителем поправочный коэффициент ср, которыйможно оценить с помошью следуюших аппроксимаций.Шахматные пучки: сг = 0,678 + 0,151р - 0,0182212.Коридорные пучки:при Кенот = 104 + 5 104 коэффициент сг = 1,892 - 0 ,3082р -- 0,187-10'4Кепо + 0 ,025712р + 0,81910 'ОКе2ро + 0,322105грКеПОТ;214при Кепот >5-ІО4 коэффициент сІ = І.Уравнения подобия для расчета конвективных коэффициентов теплоотдачи в пучках труб с коллективным, проволочным или продольнымпластинчатым оребрениями, щтыревыми ребрами круглого и эллиптического сечений, плавниковыми или полизональными ребрами, гофрированным ленточным оребрением, а также пластинчато-ребристых поверхностей приведены в специальной литературе.10.5.
Теплоотдача при свободном движенииЕсли в жидкость достаточно большого объема ввести нагретое тело, товнутри такого пространства возникнет естественная конвекция. В этомслучае жидкость приходит в движение, обусловленное только наличиемтемпературного поля. Такое движение жидкости называется свободным.Причиной возникновения циркуляционных токов является различиев плотностях неодинаково нагретой жидкости.Частицы жидкости, нагреваясь, стремятся под действием возникаюшей подъемной силы подняться вверх, а на их место подходят холодныечастицы из окружающего пространства.Рассмотрим теплообмен в свободном потоке жидкости неограниченного объема.
Под неограниченным понимают объем, размеры которогонастолько велики, что тепловое возмущение не распространяется на весьобъем. Примерами теплообмена в свободном потоке жидкости неограниченного объема являются естественное охлаждение паропровода, нагревание воздуха помещений отопитель~ными приборами, нагревание воды вбольших емкостях.Характерная схема свободного движения вдоль нагретой вертикальной тру-бы или плиты показана на рис. 10.12. Впограничном слое нижней части трубы ввосходящем потоке устанавливается ламинарный режим движения ІІ. Толщиналаминарного слоя в направлении потокапостепенно увеличивается.
На некотором расстоянии от нижней кромки трубы ламинарный слой начинает разрушаться и возникает переходный режим.алее на высоте 11 и выше в слое станаЁливается развитый турбулентнїгй режим І, при этом в непосредственнойблизости от поверхности стенки форми-и,\\<Рис' 10'12' изменение Коэф-фициента теплоотдачи по вы-оото пластины при свободномдвижении средыруется вязкий подслой.
В соответствии с215характером свободного движения изменяется и коэффициент теплоотдачи а вдоль трубы. В области ламинарного слоя локальное значение апо высоте трубы уменьшается в связи с утолщением ламинарного слоя идостигает минимума там, где толщина ламинарного слоя достигает максимума. Затем коэффициент а постепенно возрастая, принимает постоянное значение в области развитого турбулентного слоя.Когда размеры тела по высоте незначител ьны, то ламинарный характер потока может сохраняться на всем протяжении пограничного слоя уповерхности тела.Для области ламинарного режима 103 < (СїгРг)пот < 109 при свободномдвижении жидкости вдоль вертикальной поверхности (трубы, пластины)конвективный теплообмен подчиняется следующей зависимости:'ІЧІЬПОТ = о,76(сгРг›°~25(Ргпот/РгсдшПОТ(10.36)Переход от ламинарного к турбулентному режиму движения происходит на некотором расстоянии І,с от начала поверхности.
Для воздухарасстояние1,(= 1,89Аг1/3,(10.37)где А! - разность между температурой поверхности ІСТ и температуройжидкости, омывающеи эту поверхность.Уравнение подобия в области турбулентного режима при (СнгРг)пот 2> 109 имеет вид:ТчЪт = о,15(сгРг›°»33<Рг/Ргст›°.25.ПОТПОТ(10.38)В приведенных уравнениях в качестве определяющей температурыпринимается температура окружающей среды, а в качестве определяющего линейного размера - высота плиты или трубы 11.Применительно к воздуху или другому двухатомному газу приведенные формулы упрощаются (Р_г__= 0,71; Ргпот/Ргст = 1):для ламинарного режима НВПОТ = 0,76г2'02т5;для турбулентного режима Мипот = 0,132Огг9613.Для расчета теплоотдачи горизонтальной плиты может быть использована критериальная зависимость для вертикальной плиты.
При этом,если теплоотдающая поверхность плиты обращена вниз, полученное поэтому уравнению значение теплоотдачи следует уменьшить на 30%, а если вверх, то увеличить на 30%. В качестве определяющего линейногоразмера принимается длина меньшей стороны плиты.Для горизонтальных труб уравнение подобия имеет вид:'ІЧІЬПОТ = о,5(огРг›°'25(Рг/Ргст›°,25.ПОТПОТ(10.39)В качестве определяющего линейного размера для горизонтальныхтруб применяется наружный диаметр. В малом (ограниченном) про-216Рис. 10.13.
Циркуляция жидкости в ограниченном замкнутом пространствсстранстве на характер свободного потока будут оказывать влияние температурное состояние поверхностей, форма и размеры пространства.В вертикальных каналах в зависимости от расстояния б между стенками характер циркуляции жидкости неодинаков (рис. 10.13). В широких каналах восходящие и нисходяшие потоки движутся без помех (рис.10.13, а). В узких каналах вследствие взаимных помех возникают циркуляционные контуры, размеры которых зависят от ширины канала и температурных перепадов АІСТ (рис.
10.13, б).В горизонтальных каналах характер движения жидкости зависит отположения нагретых и холодных поверхностей и расстояния (прослойки) между ними. При верхнем расположении нагретой поверхности цир-куляция в канале будет отсутствовать (рис. 10.13, в). При нижнем расположении нагретой поверхности в канале возникают чередуюшиеся восходящие и нисходяшие потоки (рис. 10.13, г).В горизонтальных цилиндрических каналах характер циркуляциижидкости зависит от соотношения диаметров и положения нагретых поверхностей.
На рис. 10.13, д показана схема движения при небольшомсоотношении диаметров с внутренней горячей поверхностью, а на рис.10.13, е - при большом соотношении диаметров. Схема циркуляции потоков при нагретой наружной трубе показана на рис. 10.13, ж.217Из-за сложностей процесса, протекающего в замкнутом пространстве, определить коэффициент теплоотдачи с учетом особенностей циркуляции не всегда возможно. Поэтому на практике расчет коэффициентатеплоотдачи в ограниченном объеме сводится к определению эквивалентной теплопроводностиЖэкв = єКЖ,(10.40)где єК - поправочный коэффициент, учитывающий свободную конвекцию в прослойке, является функцией числа Ка = ОгРг, А.
- теплопроводность среды, заполняющей прослойку.Зная эквивалентную теплопроводность прослойки б, условно по формулам теплопроводности вычисляют среднюю плотность теплового потока. Для плоского канала плотность теплового потокаЧ=Жэкв(!ст1_Іст2)/б°Коэффициент єк для области значений числа Ка > 103єк = 0,18ка0'25.В качестве определяющего линейного размера принимают толщинупрослойки б, определяющей температуры - среднюю температуру жид-кости: Іт = 0,5(!сгІ + ІСТ2).10.6. Теплообмен при кипении жидкостиРассмотрим процесс теплоотдачи при кипении жидкости (переход изжидкой фазы в газообразную) и при конденсации пара (обратный переход пара в жидкую фазу).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
