Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Привито, по коэффициент теплоотдачи постоянен. Пунктирная линни соответствует средней по сечению температуре жидкости, вычисленной по уравнению з„=им+ —" ел Пгг ' (11-6) На достаточном удалении от кондов участка теплоотвода температуры жидкости и стенки изменяются линейно, причем здесь Ы= — '= сопз!. Однако осевая *еплоправодность приводит к повышению теыпературы жидкости и степки на величину Ы. Как следует нэ работы Л. Г. Генпна, ш г П+0 !и ))ЛЛ вЂ” Рмгх.) (1! -7) где Р— периметр поперечного сечения трубы; г( — ее внутренний диаьгетр; 1„ 3'ш )ь ! — коэффициенты теплопроводигсти и площади поперечного сечения соответственно стенки трубы и жидкого металла.
245 Мы рассмотрезп геплоотдачу при течении хсидких ыеталлов в трубах. Для практики представляет интерес теплообмен в в других геометрических системах, в частности при поперечном омыванни пучков труб. Теплоотдача прм поперечном цмыванни шахматиык и коридорных пучков жидкими ь~еталлами (ртуть, натрий) научалась в работах (Л. !3, 171). Опыты показали, что средина коэффициент теплоотдачи глубинных рядов описывается формулой )(п,а=Ре ' .
(11-8) Здесь в качестве определятощего размера взят внешний диаметр тр)бы; скорость рассчитывается в узком сечении пучка. Физнческяе «араыетры выбираются по температуре жидкого металла. Коэффициенты теплоотдачи определялись в опытах ьак п=дь/Д!. Исследованные пучки были сравнительно тесными, относительные шаги з,/г( и ззй( наменнлись в прелелах примерно от 1 ло 1,5. Завп- сиыость теплоотдачи от типа пучбз ла — — — — — ка и его относительных гг!агав не предложена. Опыты показывают, что средняя теплоотдзча первого , 1 ряда пучка примерно иа 20ей ! меньше теплоотдзчп глубинных рядов. Формула (П-8) рекоменш дуется для чистых жидких мегаллов. На графике рис.
11-4 форму- ла (11-8) сопоставкенв с опьпга .чг-', '-' - -=Г=„- ными данными [Л. 171). Для практики представляет интерес теплоотдачи прн свободРае 11.4 тьазьатлаэа Заа ПОНЕЗЕЮЮН аяы- пой конпекции жидких ыеталлов. ааааа пуж ь трГЕ жпз«з ет лз н 1 * ь е а керазезаме «гчкз с а зесн- В гл. 10 говорилось, что при тельники шаганн ст г,з з !,з; тртбн аз малых числах Прапдтля сущестнике з н стали 1Х!ЗНЗТ). асино проявляется влияние инер- ционных снл. Прн этом коэффициент пропорциональности с н формулах вида Ни с(СггРг) оказыиаетс» функцаей числа Прандтля; при с=сопщ переменной величиной является показатель степени прп числе Рг.
Сказанное еправечлпзо для свободной конвекцни расплавленных металлов. Исследование теплоотдачн тяжелых и щелочных расплавленных ме. таллов н сплавов в условиях копвекции в большоьг объеме проводилось в Энергетическом институте ни. П М. Кржнжавовского (Л. !88). В результате исследования иолу ~низ формула Н» г=сСгг" Рг (11-9) описывающая среднюю теплоотдвчу. Здесь ги = 0,8+ (0.02!Рг~ гэ).
(1130) Значения псктоянных с и и зависит от величины критерия Пгьь Прн Сц„=.(От ь10' значение с=052 и и 025 (ламннарный режим), прн Пгп)10э с=0,105 н п=(/3 (турбулентный режим). В качестве определяющей принята так называемая средняя температура пограничного 246 слоя гы=0,5(гю+1,), где 1» — температура жидкости вдали от тела. В виде определяющего линейного размера приняты: для вертикальных плит — их высота, для горизонтальных труб — пнешинй диаметр. Гидравлическое сопротивление жндкик металлов определяется по тем же формулам, что н лля прочих жидкостей. и 1.
ткпяООтдача пэи сан хкэитическОИ сОстОянии внцкства гы чю юг юю ла ыг нг г'д Рве. П-3 Теюдсе. «ас ь д ю одв»а го Зда овсгюндвпиеской обгюстк В настоящее вреьгя в энергетике и других областях техники все шоре используются высокие дввления н температуры. В ряде аппаратов и устройств давление теплоносителя превышает термопинаынческое критическое даплеиие рю Температура жидкости при этом может быть как бОЛЬШК таК И МЕНЬШЕ тсрыадниамИЧЕСКОй «рптИЧЕСКОВ тЕМПЕратурЫ гю Оверхкрнтнческая область состояний характеризуется своеобразныгг и значительным изменением физических свойств вещества при сравнительно неболыпих изменениях температуры и давления. Особенно резко изменяется теплоемкость срг она может иэьгеняться во много раз н проходит через максимум )рггС.
11-5). ТЕМПЕратуру гюю СООт- р~-'-*'-'-Г петствуюшую максимуму теплоем- ' ~ ~ г=ггыщлепюмг кости прн р=сопз1, называют псевдокрнтнческой. В этой т области происходит и существенное извененне плотности, коэффициентов вязиости и теплопроводности. Зггвчительно изменяется и проходит ) г';ь гы ' через максимуяг число Пранцтля Рг=нсд/Е Из термодинамики известно, гг ~ ~) Т „, что в саерхкритической области состояния переход из жидкой фазы пг к гачообразяой происходиу непрерывна. Изменение свойств вещества нс имеет скачкообразного, разрыв- эю ного характера, наблюдаемого при сосуществовании жидкой и паровок фаз Поэтому теплообмен при сверхкритичесиом состоянии рассматривают как теплообмев в однофазиай среде, но с ярко выраженной перемепностыо физических свойств теплоносителя.
Только при исчезающе малых температурных напорах, когда перемеаность физических параметров практическя кс яроивляется, коэффипиенты теплоотдачи можно рассчитывать по обычным формулам. приведенным ранее. О ростом температурного напора расхогкдение между ооытныыи данными и данными расчета по этны формулам растет и ьгожет стать недопустимым. В некоторых случаях на отдельных участках трубы наблюдается резко попижевиая теплоотдача (тагг нааываемый режим «укудшеиной теплоотдачню). При эгпм значительно возрастает температура стенки, что мажет привести к ее разругпению.
Укудшениая теплоотдача наблюдалась яак в горизонтально, так и в вертикально расположенных трубах при числах Рейиольдса, достигающих веавчикы йв)бю. В некоторых опытах обнаружены повышенные значения коэффициентов теплоотдачн, 247 зги режимы могут сопровождаться значительиыми пульсациями давления, шумом. Проведено большое количество экспериментальных и расчетно-теоретических исследований с целью получения расчетных зависимостей, позволяющих определить теплоотдачу при различных режимных условиях. В частности, показано, что в области околокритического состояния турбулентное течение н сопутствующий теплообмен могут существенно зависеть от числа Грасгофа, т.
е. от тепловой гравитационной коивекцни, обусловленной существенным изменением плотности в рассматриваемо/э области состояний веществе. Несмотря на наличие большого ноличества фактического материала значительного числа гипотез, выдвинутых для его объяснения,прада расчетных зависимостей, в настоящее время нет достаточно обобщенных формул, с помощью которых можно было бы надежно рассчитать теплоотдвчу для всех случаев. Практическое определение коэффициентов теплоотдачи должно производиться по экспериментальным данным (форыулэм), а мзксимальнейшей степени соответствующим условиям работы промышленной установки. Можно указать некоторые литературные источники, в которых приводятся сведения а теплоотдаче при сверхнритнческом состоянии вещества [Л.
80, 81, 101, !45, !46, 203). и-з. тапяоотдачд пзм твчямнм гюль с вопьщоп снозостыо Теплоотдачв при больших скоростях течения газов имеет ряд особенностей, иеучет которых может привести к существенныч ошибкам. В случае больших скоростей гидродниамнческие процессы и процессы теплообмена неразрывно связаны. Течение характеризуется взаимным преобразованием внутренней и кинетической энергии потока и расширением газа. Согласно первому закону термодинамики, для струйки газа можно написать: !П-1!) адесь ! — удельная энтальппя, Дж/кг; ю — скорость гааз, м/с," тепловой поток на участке струйки между поперечными сечениями 1 и 2, Вт; 0 — расход газа, кг/с.
Индексы «1» и «2л относятся соответственно к начальному и конечному произвольно выбранным сечениям. Уравнение (11-11) записано для 1 кг газа. Предполагается, что по поперечному сечению струйки параыетрм потока не изменяются. При аднвбатяческом течении газа Я=-О) позрастание его кинетической энергии ют/2 может происходить только при поннженни знтальпии. Наоборот, возрастанию энтальпин будет соответствовать уменьшение кинетической энергии и, следовательно, скорости. Изменение энтальпин в конеаном счете приводит к изменению температуры газа.
Энтальпия 1 при поляоы адиабзтнческом торможении газа называется энтальпней адиабатпческогр торможения, апз равна: !,=ь + —. (11-1ф Температура Ге, которую принимает газ при полном аднзбатнческом торможении, йазывеется температурой торможения. Подставив 248 в уравнение (11-!2) значение энтальпии для тсрмодинамически ядеальлых газов б=грТ в разделив левую и правую части на ср, получим. (11-1ф Как известно вз термодинамики, отношение кинетической энергии потока к его эптальпии равно; э',2 З вЂ” 1 м* Э вЂ” 1 ббТ 2 а' 2 (П-14) здесь А=сиба,.— отношение удельных теплоемкостей при постоянных давлении и объеме.
Величина ю/и прелставляет собой отношение сноростн потока б! скорости звука в этан же точке Это отиоц!ение обозначают черсз М и называют числом Маха. Пз последнего уравкевня следует, что число Маха характеризует отношение кинетической энергии потока к его эитальппи. В общем случае число М может изменяться от нули до бесконечности. Если М< 1, то поток называется дозвуковым, если М=.!— звуковым и сели ба4>! — сне рхзв у к он ы м. С учетом (11-И] уравнение (11-13) можно преобразовать в следующее: Т в а — 1 Т + 2бр) + 2 (! 1-15) Из уравпеция (!! -15) следует, например, что при М=0,25 н й= — 1,4 (воздух) температура торможения превышает термодииамнческу!о температуру потока примерно цз !бй. Прн Т=288 К скорость звука в воздухе у земли равна примерно 340 мбс! в этом случае значению Т И М=0,25 соответглвует скорость бю! ш=86 м!с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
