Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 45
Текст из файла (страница 45)
188) Ке" »вЂ --18 800 (д(2К)а»й (8-18) Зависимости (8-17) и (8-18) приведены на рис. 8-18. Крива»е дли Ке'аэ и Ке"ю выделяют три области. При Ке<Ке' р имеет место лаын. мт ,г 7 б ап ба/ббюг З б а Хб/ббагб Х Ю У Рзс. з-14. тэалаюхача ари»трсулехпюи т»ае м а ижм»сана завалах макуха, »юзн и»рансфор»»»тор»гого наела. парное течение без вторичной циркуляции (область !); при Ке';р<Ке< <Кг" р — ламинарное течение са вторичной циркуляцией (область 2); прн Ке)ре"ар †турбулентн прв наличии вторичной циркуляции (область 3). Согласно исследованию [Л. 188) при Ке'аэ<Ке<Ке" р длн расчета коэффициента теплоотдачн лгожно использовать уравнение (8-11). Гслв Ке~Ке"„р, то расчет теплоотдачи а изогнутых трубах следует вести па этой же формуле, но полученное значение коэффициента теплоотдачн необходимо умножить на величину е, которая для змеевиковых труб спрелеляетсв по урзвнеги»о (8-10) »„„=1+1,8 —.
я В змееииках действие пыпробежного эффекта распространяется на всго длину трубы. В поворотах же в от»юдах труб цыгтробежное действие имеет лишь ыес»ный характер, но его влияние распространяется 219 и палыче. За поворотом на прямом участке тр>бы теллоотлача должна быть несколько больше, чем до поворота, и затеи уменьшаться до значений, соответствующих теплоотдаче в прямых трубак. В насгоящее время нет исчерпывающих данных для учета этого эффекта. В Тегьгоогдоча в шерокоаатьж трубах Прн турб>лентнам течении жидкости в шероховатых трубах происходят существенные гидродппаяические преобразования. Эти преобразования свизаны с высотой бугорка шероховатости б и толщиной вязкого поделок б„.
упрощая явмечие, можно рассчатрнвать два осноапых сл>чвя: бугорки шерохо— вагосги глубоко погружены в подслой (б~б„) и б>горки шероховатостц выходят за пределы вяз. Л-Л й КОГО ПОДСЛОЯ (б'Пбм). В первом окупаем б>горки шероховатости ие на- С) /Г рушают течения в подслое, оэи обтекаагтся беа от'>>го рива. При этом пет никакой разницы между гладкой и шероховатой трубами.
Такое омыпаиие б>- горков шероховатости тем вероятнее, чеи меньше число Ке и относительная шероховатость б>л (ив диаметр трубы), так как с уменьшением числа Ке >Ф' к толщина подслоп увеличивается. Понятие относилг, тельной шероховатости при этом приобретает чисш пщродипамнческвй Смысл. | ф Если б~)б„, течение в вязком подслое нару- шается, происходит отрывное, вихревое обтекание Зг' бугорков шероховатости.
Турбулентные пульсации у стенки, особеяно у вершин бугорков, увелнчива. о ются. Так каь прн турбулентном течении жидкости основное термигескос сопротивление передаче тепРгп Вла, Замеся- лв сосредоточено в подслое, то изменение течения месть це',е и це" г крцводит к увелпггепиго теплоотдачи. Прв лзмвот ФП ккз изогяттмх парном течении коэффициент теплоотдачи п гндравтзго ('мышмоэ>. лическое сопротпвлеяие пе зависит от относительной шероховатости.
В этан случзе теплоотдача згогкет увелнчвввтьсп за счет того, что шероховатая стенка ии«ет ббльшую поверхность тецлообмена, чем гладкая (эффект оребреиия). При турбулентном движении жидкосте~ шероховатость начинает сказываться на теплоотдаче и гидравлическом сопротивлении при различных значениях чисел Ке. Чем меньше бй(, тем больше предельное число Кп р, соответстнугощее изменению закона теплоотлачи. При этом одновременно с ростом коэффициента теплоотдачи увеличивается и гндравличесьое сопротивление бр.
В экспериментах шероховатость создавалась путем механической обработюг (накатки, нарезки). Опыты показывают, что теплоотдача в шероховатых трубах по сравнению с гладкими дополнительно зависит от формы неровностей поверхности, значения относительной шероховатости бй( и расстояния между бугорками. На графике рис. 8-!7 представлены опытные данные, полученные иа кафедре теоретических основ теплотехники й>ЭИ (Л.
57]. Опыты проводились с волей; шероховатость выполнялась в виде треугольной 2Ю рьэьбьс !/б=!04, где г! — внутренний диаметр круглой трубы, отнесенный к вершинам выступов шероховатсстн. Коэффициент теплоотдачи отнесен к условной поверхности яб!. Как следует из графика, при определенных условиях теплоотдача шероховатой трубы может увеличиться почти в 3 раза по сравнению с глзпкой. Зго позволяет использо. вать гперохоаатость как средство ннтенсифпкацнн теплоабмена. за„! Прн нерациональнон создании г а"ю (Р(/ъ) шероховатссти коэффициент тепло- 7 отлачи может быть н ниже, чем для глалкой трубы.
Снижение коэффн. циента теплог~тдачи может ячеть з ыесто в случае высоких бугорков шероховатости, так как за нимн Х у поверхности стенки может образо. ~; Глыб, ваться аастойная зова. Этот зф. згнка фект проявляется по-разному н зависнмости от числа Рейнольлсз, ! Т формы бугорков шероховатостз! З расстояние между ними н т. и. Прн ' ! одной н той же относительной вы- !' соте 67г! можно получить как уз) гшенне, так и ухудгпевие теплоотдачи.Поэтому необоснованная экстра. ззгэгщь полиция реаультатов эксперимента на неисследованную область опре- Ргк з-!7 тегжоатлача згз тугетлминон дсляющнх параметров в данном ЗЕЧН~ЗН .'.акса Н З РУ™ЛМЗ ЕРОХЕЭЭ.
случае особенно опасна. тнх тгувэз (Л=!67 чн, зета ыеголе- Целесообразно созлаэать шеро- !тельные Рофгиз! ховатость с относигеты ымп шага- д — ьи=еьы. 43 — ь ызлп ст «ими (з/3),,—.: !2 ь!4 (ь. - расстояние -глн по потоку иежду соселнпмн неровностямин) — (Л. 30). При з/0~ 8 для расчета среднего ноэффицнеита те. плоотлачи может быть аспользовцна формула В. И. 1омелаурп (Л. 30).
обобщившего данные своих опьпов с водой н трансформаторным маслом, Нуииера — с воздухом, Брауэра н Федынского — с водой: 0022)( аз Розг(РР (~ )ьи,! (820» здесь зщ — ехр [О,йо ' ' "~ при — ) ! — 7! 0 ) (зА..' ыз а„=ехр (0,86 — — 1! прн — ' (зга ! З Ч З / Формула получена в результате обработки опытов по теплоотдаче п и турбулентном течении теплоносителей в трубах н кольцевых щелях. ожно принять, что оптимальный относительный шэг (з)й), ;=13 прн лгобом значении числа Прандтля в интервале от 1 до 80.
Определяющие температура и линейный размер выбраны аналогично фюрм)ше (8-16). Г а а оголтел ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ЕЫНЯКДЕННОМ ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫЕАНИИ ТРУП И ПЕЧКОЙ ТРУП З-1. ТЕПЛООГДЛЧЛ Пжг ПОПЕРЕЧНОМ ОМЫМНИИ ОДИНОЧНОЙ ИРРГЛОЙ ГРРВЫ Омывание трубы поперечным неограниченным потоком жидкости характеризуется рядом особенностей. Плавное, безотрывное обтекание нилиндра в том виде, как зто показано на рис. 9-1, имеет место только прм Ке=тлв)(т Ч.
б (мо — скорость набегающего йотока> 1( — внешний диаметр). При Кеьб поперечин-омываемый круговой цилиндр прйдставляет собой веудобообтеквамое тело. Пограничный слой, образующийся на передней половине трубы, з кормовой части отрывается от понерхности, и позади цилиндра образуются лва симметричных вихря. При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса вихри вытягиваются по ~~:Ф ~~ ~о"ф— Рв» З-Х. Омнввнве внлввврв е огр вом ламиврно о (о) в турбтлевт»ого но рвввчного слов (6).
Р е З-1. Беэотрмввое оммвввве о' ввлрв. течению все дальше от трубы. Затем вихри периодически отрыва>отса от трубы и уносятся потоком жидкости, обраауя за цилиндром вихревую дорожку (рис. 9-2) . До Йе 1(Р частота стрыцз вихря растет и затем в области примерно Йе=И>Рв:(221(Р становится практически постоянной величиной, характеризуемой ~иолом Струхалн(88=(П/юн=0,2 ((здвсь ) — частота). Отрыв пограничного слоя является следствием возрастания давления вдоль потока и подтормажнвания жидкости тнердой стенкой. 11ри обтекание передней половины цнливдра сечение потока уменьшлетсн, а скорость жидкости увеличивается, в результате чего статическое давление у поверхности стенки снижается.
Наоборот, в кормовой части статическое давление увеличивается, так как здесь скорость уыеньшается. За счет действия сил вязкости скорость и, следовательно, кинетическая ввергни нгидкости непосредственно > поверхности цилиндра' малы. Возрастание давления вдоль патока приводит к гарно,ксннго жидкости н последую>нему возникновепгпо возвратного движения. Возвратное течение оттесняет пограничный слой от поверхности тела; происходит отрыв потока и образование знхрей (рнс. 9-3). 6 Фтрыв пограничного слоя и образование вихрей являются основной обеяностью поперечного омывания трубы.
Прв сравнительно небольших числах Рейнольлса н малой степени (н турбуленпюсти набегающего потока наблюдается отрыв ламинарнаго погранячнога слоя. Фн зроисхолдт при угле ч, равном примерно 82' 222 (угол г? отсчьпывапшя от лобовой образутогцей трубы), и имеет место вскоре после минимума давления. Если числа Рейпольдса значительны, подтормаживанке течения за счет роста давления приеопнт не к отрыву, а к переходу движения в слое н турбулентную форму. Турбглевтиый погранвчный слой обладает болыией кинетической энергией, так как последняя дополнительно переносится в слой н» внешнего потока турбулентными пульсациями. В результате место отрыва резко смещается по потоку.
Турбулентный слой о~рывается прн г?= 140'. Смещение места отрыва принолгм к умеиьшенжо вихревой зоны за цилинлром (рис. 9-2), обтекание цилиндра улучшается. Турбулентное те~ение в части Л пограничного слоя наступает при достаточно больших значениях Ей учп -л кй ' " "пл,гр числа Ее. Разными авторами бы- ку ку >о ло пол)чева, что турбуле'г"пы?' Рэс в 3 Рэс зеле»виве скогсс~н у о езхпограннчный слов появляется при вкп. вчв вара ч абрээовэвве озвтэтво о йе = 1О' . 4 1Ой На вели ~ину )(е„р влияет степень турбулентвости набе»а~о- Рч щего на цилиндр потока жидко- ж сти и другие факторы (й 7-3).
Чем больше степень турбулецтносгп, тем прп мопьших зпачепиях ? числа Ее появится турбулептвый лл пограничный слой. Степеиь турбулентвосгп потока может ззви- ат» ? г » » в л»„к сеть от коистр)'кцип опытнои ркс в-4 зэвнсзкость угла э,э, саотыт- установки и изменяться с измене- с эткэцего вгчвходу лавчнаэвоге погэаввчвкем скорости потока. Можно пате слоя в турбулентгыа, ет числа ве привять,чго приближенно Ее = О-"-м : ° -»-зат . ы:».— =2 )О.
По данным А. А. Ж)каускаса и П. М. Дауетаса при )Те)2 10» )тол Ччь соответствующий переходу ламиварного течеиия в пограничном слое в турбулентное, зависят от числа Рейнольдса (рис. 9-4), Своеобраввый характер омывавия трубы отражается и на се теплоотдаче. На рис. 9-б показано изменение коэффициеита теплоотдачи по ( окружности цилиндра. Кривая ? соответствует теплоотлаче при отрыве ламинарваго пагранн пшго слоя, кривая 2 †теплоотда прн отрыве турбулентного. Падение коэффициента теплоотдачп на лобовой части трубы объ. ясвяется ростом талгцнны ламвнарного пограничного слоя.
На кривой? мьшвьг)м теплоатдачи примерно соотвегствует месту отрыва слоя; кормовая часть трубы омывается жвдксепькх имекпцей сложный вихревой харакзер движения. При малых Ке теплоатлача кормовой половины цилиндра невелика; е возрастанием )(е оиа увеличивается н может сравнятьсн с тсплоотдачей лобовой части трубы. На кривой 2 имеется два мнвимума. Первый соспветствует перс ходу ламинарного течения в слое в турбулентное. Козффипнент теплоотдачв при этом резко воарастает: при больших зцачениях числа Рей- 223 нольдса ои может увеличиться в 2 — 3 раза. Второй минимум саответст вует месту отрыва турбулентного пограничнога слоя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
