Баскаков А.П. (ред.) Теплотехника Энергоатомиздат, 1991 (947482), страница 26
Текст из файла (страница 26)
!!резеды применимости уравнения (10.5): Кг„(3 10'"; 0,6< < Рг <8 1О'. Теплоотдача при течении газа (Рг„ж 1) через плотный слой шаров или частиц произвольной формы может быть рассчитана по формулам В. Н. Тимофеева (1940 г ): )х)ц„=0,106Ке„при Ке =20 —;200;1 )з)о„=0,6!Кеааз при Ке =200 —:1700.1 (10.6) В качестве определяющего размера в формулах (10.6) принят диаметр шара (если частицы не сферические, то з а(= )(6!г/я, где )х —. объем частицы). Определяющая температура 1 — средняя между температурами газа на входе в слой и выходе из него.
Скорость газа рассчитывается по полному сечению, без учета загромождения его частицами. Поперечное обтекание одиночной трубы и пучка труб. Экспериментальные данные по теплоотдаче при поперечном обтекании одиночной круглой трубы (рнс. 10.1, а) спокойным, нетурбулизированным потоком обобщаются формулой (чц = (0,43+ СКе" Рг~~'за) а (10 7) Параметры теплоносителя и формуле (10.7) соответствуют условиям набегающего потока, определяющим размером является наружный диаметр трубы.
Значения коэффициента С и показателя степени и в зависимости от критерия Ке приведены ниже: Ка 1 — 4 10а 4 1О' — 4 10' 4 !О' — 4 !О' 0 0,55 О,2 0,027 д 0,5 0,62 О,а Рис. 1О.! Расположениетруб арк поперечном обтекании: а . одиночкам труба, б .шахматный чумак, а кчрмдараый мухах ак г,а а,а а,б дб а,о аа ау за у Ри~ Пь2:1ниисимость поправочного коэффигГиен~а еа от у~да между направлением потока и птичи труб дли одино шов трубы 1!) н дли пучка труб (2) Коэффициент е учитывает угол между направлением течения потока и осью трубы.
Паибольшие значения и[е =1) наблюдаются при расположении труб перпендикулярно потоку. Если труба наклонена, то значение е„ можно взять из графика на рис. 10.2. Турбулизация набегающего потока улуппает теплообмен. Значения поправок, учитываю!цих турбулизапгию, для ряда практически важных случаев можно найти в справочнике 115) Во многих теплообменниках трубы располагаются в виде шахтных (см. Рис.!0,1, б) или коридорных (рис. !0,1, и) пучков. Коэффициент теплоотдачи при поперечноч обтекании таких пучкон в интервале )те = 10а †: 10 можно рассчитывать по формуле !чо„= С)хс",Рг"'" (Рг„/Рг,)чдае е .
(10 8) Для шахтных пучков С= — 041; и= 0,6, для коридорных С=0,26; и =0,65. Определяющим размером в (10.8) является наружный диаметр труб, определяющей температурой — среднее значение между температурами жидкости от пуч. ка и после него. Скорость го„рассчитывается как отношение обьемного расхода теплоносителя при 1 к наиболее узкому сечению а пучке, ширина которого меньше ширины канала на значения произведения наружного диаметра труб на их число в одном ряду.
Поправочный коэффициент е, учитывает влияние попере- чного з~ и продольного аа шагов. Ддя шахтного пучка е,=(з,/за)ын при а /зе(2 и е,,=1,!2 при а~/44>2 Лдя коридорного пучка е,=.(аз/г() '" ' '. При прочих одинаковых условиях коэффициент теплоотдачи от труб шахтного пучка выше, чем от труб коридорного, вследствие большей турбулизацни потока в шахматном пучке Течение теплоносителя внутри труб.
Обобщение большого числа экспериментальных данных дает следующую зази. симость для расчета козффипиента тсплоотдачи от стенки трубы к текущему в ней теплоносителю на учас~ке стабилизированного течения (см риг. 9.4): г(п = О 02(йеь"Рг~"(Рги/Рг, )а '.(10 9) т а б л и и а 10 1 Зависимость поправочного КОаффнВИЕнта е~ От 1/д дЛя раЗИЫХ ЗНаЧЕНИй КС " Г:т ш 1.10' О !О' 1.
10" 1 ° 10" 1,44, 1 23 1.1И 1,1З 1.1;! ! З) ! 1 ПК 1Ш2 1,06 1,02 1,01 В (! 0.9), справедливой для наиболее распространенного турбулентного течения при (зе =104. 5 10* и Рг=об —: 2500, определяющим размером явлнется внутренний диаметр трубы 4(. Если это не круглая труба, а канал произвольного сечения, то формула П0,9) тоже применима, только определяющим размером будет эквивалентный диаметр канала г(„,=4Г/П, где г — площадь поперечного сечения; П вЂ” внутренний периметр этого сечения.
Определяющей температурой ги является средняя между температурами теплоносителя на входе и выходе из трубы. По плотности р, соответствующей этой температуре, и массовому расходу ги рассчитывается средняя по сечению скорость потока го =-ги/(р Е) Для расчета среднего по всей д. ине трубы числа )х)о необходимо умножить )4н иа нонравочпгай коэффициент ю (табл.
10.1), учитывающий влияние начального участка, где коэффициент тсплоотдачи выше (см. рис 9.4). Для достаточно длинных труб (1/г() 50) а~= 1 Пример !0.1. Рассчитать коэффициент теплоотдачк и тепловой погок от стенки трубы подогревателя воды. Длина трубы 1=2 м, внутренний диаметр Л = 16 им, скорость течении воды ш =0,995 м/с, средняя температура воды 1„=40 'С, а стенки трубы 1,.= 1ОП 'С Теплофизнческие свойства воды при ! =40'С: Х =0634 Вт/(и К); =0,659.10" м'/<, Рг,=4,3. При 1,=100 'С Рг,=1,75 Рассчитаеи Ве = ш„п/ч„= =0,995 ° 0,016/(0,659 ° 10 ~)=2,42 ° 10 .
! !оскольку йе,) 10', режим течении турбулентный. Воспользуемся формулой (10.9] и рассчитаем !Чн =0,021йе" "Рг"," (Рг /Рг,)" ""= = 0,021 (2.42 ° 1О'Г' (4 3)ь ' ' э( Х (4,3/1,75)" '" = 158. Тогда коэффициент теплоотдачи на участке стабилизированного течения будет равен <чн„,Л„158,0 634 а = — "= ' =6260 Вт/(м .К). « Отношение 1/Л)50, следовательно, а= и„н тепловой поток согласно уравнению (9.36) равен О =ап<(1(1, — 1 ) = =6260 3,14 0,016 2(100 — 40)=37,8 10< Вт. !0.2. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКПИИ Для расчета коэффициента теплоотдачи в условиях естественной конвекции обычно пользуются зависимостью вида )4ц =В(С<г Рг )" (Рг /Рг,)" ~'", (10.10] обобщающей обширные экспериментальные данные.
Значении коэффициента В и показателя степени и для вертикальной (!) и горизонтальной (!!) поверхностей в зависимости от пронзвепення (С<г„Рг„) приведены ниже: ! !! Ог Рг ... 10' -10' ь 10' 10' — 1О" 0..... 0.76 0,15 0,5 и . . .
. . 1/4 1/3 1/4 Для труб и шаров определяющим линейным размерам, входящим в безразмерные числа (х)ц и Схг, явлиется диаметр <(; для вертикальных труб большого диаметра и пластин - высота //. Если значение коэффициента В увеличить на 30% по сравнению с приведенным, то формулой можно пользоваться и для расчета и от горизонтальной плиты, об. рашениой греющей стороной вверх. Если греющая сторона обращена вниз, то зна. чеиие В следует уменьшить на 30 <)<о В обоих случаях определяющим является наименьший размер плиты в плане. Довольно часто приходится рассчи.
тывать теплообмен естественной к он в ек цие й в узких глухих каналах Типичный пример перенос теп. лоты между оконными стеклами. Среднюю плотность теплового потока <7 между поверхностями, разделенными прослойкой газа или жидкости толщиной 6, можно рассчитывать, как в случае переноса теплоты теплопроводностью через плоскую стенку: д = (1ы — 1ю) ).,/6, (! О.! 1) где 1,< н 1,х — большая и меньшая температуры ограждающих поверхностей; л, — эквивалентный коэффициент теплопроводнасти, учитывающий и конвектнвный перенос теплоты. ГГрн (Схг Рг)(10х естественную коннекцию можно вообще не учитывать, считая ).,=), . При С<г Рг) 104 значение )., становится заметно больше, чем л, и рассчитывается по формуле Х,=е.х . Поправка на конвекцию е., приближенна определяется зависимостью г„=0,18 (()г Рг)п"'.
(10.12) Определяющий размер при расчете числа Сгг — толщина прослойки б, а определяющая температура -. средняи между поверхностями: 1= 05 (1, <+ 1„х) . Пример 10.2. Для отопления гаража кс. пользуют трубу, в которой протекает горячая вода Рассчитатз конвективныв к<эффипиен< теплоагдачи и конвективкый тепловой поток, если размеры трубы <Г„=О,! м, 1=10 ч, а температура стенки трубы 1„ — — 85 'С и воздуха 1 =20'С Теплофизическке свойства воздуха при 1 к1, с,з се,вг шз ни х„ 8„ =2,59 1О ' Вт/(м К), и = 15 06.10 ' нг/с, Рг =0,703; Рг, =0 691; 6 =1/Г =1/(273+20)=3 4.10 -11/К Безразмерное числа Грзсгофэ 86. (~,.-1„) к„' г м 981 ° 34 1Π— з(85 20) О !з 9 56 !04 (15,06.10-')г Согласно формуле (10 10) )Чи =0,5 (Ог Рг )чм (Рг /Рг,)""= =0,5(9,56 10" 0,703)"" (0,703/0,691)" "= = 25,6, 25,6 2,59 ° 10 — — =6,63 Бт/(м .
К), 0,1 О=ага!ч/(1 — 1 )= =6,63 3,14 0,1 10(85 — 20)=1353 Вт. 1В.з. ТЕП3)ООТДАЧА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕШЕСТВА Теплоотдача при кипении. В процессе кипения жидкость обычно сохраняет по. стоянную температуру, равную температуре насыщения !., Поверхность, к которой подводится тепловой поток, перегрета сверх 1. на йй При малых значениях Л! теплота переносится в основном путем естественной конвекции, коэффициенты теплоотдачи можно рассчитать по формуле (10.10). При увеличении перегрева поверхности на ней образуется все большее число паровых пузырей, которые при отрыве и подъеме интенсивно перемешивают жидкость.
Вначале это приводит к резкому увеличению коэффициента теплоотдачи (рис. 10.3) (пузырьковый режим кипения), но затем парообразование у поверхности становится столь интенсивным, что жидкость отделяется от греющей поверхности почти сплошной прослойкой (пленкой) пара. Наступает ш' дг 1 ьз я?г юз ле, Рнс. 103. Зависимость плотности теплового потока 4 и коэффициента теплоотдачн а от перегрева стенки 51=1; — 1. пленочный режим кипения. Естественно, что пленка пара неустойчива и непрерывно разрушается, но тут же восстанавливается за счет новых порций образующегося пара, Пар, как и любое газообразное вещество, плохо проводит теплоту, и даже тонкая пленка, имея большое термическое сопротивление, ухудшает теплообмен — наступает к р из не те п по об и е н а при кипеник.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
