Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 47
Текст из файла (страница 47)
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. Таким образом, при высокой степени турбулентности набегзюшего потока пуюк уже мотает нвиться детурбулнзирую~ции устройством. В этом случае нет достоверных данных для определения а первых двух рядов. Расчет можно вести, полагая, что для всех рядов з,= 1. Если пучок многорядный, то доля теплоагдачн начальных рядов нсаначнтельна по сравнению с теплоотдвчей всего пучка и яетачность в определении а, не призы!от к сушествениым ошибкам при расчете среднего коэффициента теплоотдачн всего пучка а.
Теплоотдача пучков труб тависгм также от расстояния между трубами. Это расстоянве принята выражать в виде безразмерных характеристик з~/г/ и зг/и', называемых соответственно относительны ми поперечины и продольным шагами. Согласно (Л. 54, 62) прн смешанном режиме (Вема=!Оа —:1Оз) средний коэффициент теплоотдачи определенного ряла пучка может быть определен по )равнению )(п,.г= — с)(е" Рг™!Рг„/Рг,)'*'ага„ (9-4) где для шахматных пучков с=04! и л=0,60 и для коридорных с= =-0,26, л=0,65.
В формуле (9.4) определяющим размерон явпяется внешний диаметр трубок пучка. Скорость жидкости, входяшая в критерий )(е м подсчитывается по самому узкому поперечному сечению ряда пучка. Определяющей температурой является средняя температура жидкости (исключение составляет число Рг„выбираемое по температуре стенки). Пег!равачный коэффициент е, учитывает влияние относительных шагов.
Для глубинных рядпв «орндорного луша [Л. 62] е,= (зг/и) для шахматного [Л. 48] при зг/ш<2 г;=(зг/ш)ьэ; при з,/зэ)2 е, 1,12. В [Л. 62] относительные шаги изменялнсь в пределах от 1,24 до 4,04; в [Л 48] зг/3=1,3.~-26; ш/И=0,61 —:3,9 и — ' — ', 0,33 . 3,4. Од В соответствви с этим изменением отяоснтельпых шагов теплоот дача глубпнных рядов коридорного пучка изменялась в опытах при шы=-сопз( примерно на 20%, а шахматных в на 30г)г. Для определенна коэффишгеита теплоотдачн всего пучка в целом необходюг~ произнес~и осредиение средних значеннй и, полученных для отде:.. пых рядов: ,г, =1 ~Л где ос — средний коэффициент теплоотдачи г-го ряда; Гс — суммарная поверхность теплообмена трубок г-го ряла; л — число рядов в пучке. Если Гг=Гз= ...
=Г, то формула упрощается: , +,+(а — 21 г а=- при этом а,=е,а, и а,=е,аса Поправочный мнолашель е, учитывает изменение теплоотдаче в начальных рядах труб. При зтл((4 и невысокой степеив турбулентное~и набегающего потока поправку а, можно оиредего дт:г лить по диаграмме рис. 9-9. По сравненшо со смешанным режимом прадо кчалодьзса цесс течения и теолоотдачи а ламннарной и турцз ш~~» булентиой областях изучен гораздо хуже. Однако имеющиеся а настоящее время данные поз,о зволяют сделать вывод, что и прн турбулентном од режиме теплоотдача первого п второго рядов с о о у о меньше. чем глубинных, Начиная с третьего ряда теплоотлача стабилизируется. В работе Бергелнна и др.
изучалась средняя теилоотдача тесных десятирядных шахматного и «орндорного пучков (зг/г( н эг)а равны или меньше 1,25). Теплоотдаче в этом случае описываешься уравнением %„о=сКе"~ Ргц~(рта('Рг,)П', (9-5) Рис. 9-9. Диаграмма каменская кои)фаиеенго теплоотка и по разам кер зоркого и шзхизг. кого у»коа трус. где для юахчатпогр пучка с=1,8, для корилорного о=-1,2. Все определяющие величины выбвраются так же, как и для формулы (9-4).
форты гш лг го' м' мула (9-5) справедлива прп Кезз=.!Π—:200— для шахматиык и при Ке„м=!0 э!50 --лля коРес 9-!О. Оззкгимост геалгштл з ючко трус Ридо(гных п)'чксв от угле этака 9. Возможное влияние свободной коивекцни формулой (9-5) не учгпывается. При прочих равных условиях в ламиварной области теплоотдача тпахматных пучков е полтора раза больше теплоотдаги «орилорных. В смешанной области эта разница уменьшается и в пределе при Ке 10з практически исчезает. В турбулентной области теплоотдача шахматных и коридорных пучков разнится сравнительно мало.
Прн Ке)2.10е теплоотдача глубинных рядов шахматного и коридорного пучков труб моукет быть рассчвтана по формуле [Л. 212) (9-6) Опыты показывают, что переход от одного режима к другому провсходит не прн определенном зяачении чвсла Ке, а в некоторой сравнительно небольшой области. Поэтому значения чисел Ке=!50 илн 200 н Ке 1О' иуукно понимать как некоторые осредпенпые величины. Их значение завнсит также от относительных шагов. Папрвмер, у ярко выраженных коридорных пучков (зс(ал щ(И) взмепеиие режима тепло- 230 отдачи происхолнз прп больших значениях Ее, чем у «регпетчатых» коридорных п>чков (зкгг(шзг(и) [л.
02). Форм>ла (9-4) применима лишь в случае, когда поток жидкости перпендикулярен пои труб пучка (угол атаки 9=90'). Если 9<90' (рнц 9-10), то изменение теплоотдачн может быть учтена путем введения в формулу (9-4) поправочного коэффициента з =аз/ш представляющего собой отношение коэффициента теплоотдачи при угле атаки ) к коэффициенту теплоотдачп прн 9=90'. Значения зч=)(Р) можно взять ьм графика ((л>с. 9-10). Прн значениях ф, близких к нулю, теплоотдача рассчитывается по форм ле продольно-омываемых п> ~кое труб. апомннм, что приведенные здесь данные относится к Случаю РгР-1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
