Теплоотдача при движении текучей среды в каналах
Произвольного поперечного сечения
Все вышеприведенные критериальные формулы для расчета теплоотдачи в круглой трубе применимы и для расчета коэффициента теплоотдачи при течении жидкостей и газов в каналах другой (не круглой) формы поперечного сечения (прямоугольной, треугольной, кольцевой и т.д.), при продольном омывании пучков труб, заключенных в канал произвольного поперечного сечения, а также при движении жидкости, не заполняющей всего сечения канала. При этом в качестве характерного размера следует применять э квивалентный или гидравлический диаметр канала:
, (2.14)
где f – площадь поперечного сечения потока, м2; P – смоченный периметр канала, м.
Теплоотдача при турбулентном движении текучей
Среды в изогнутых трубах
При движении флюида в изогнутых трубах (коленах, змеевиках) происходит его дополнительная турбулизация и, как следствие, увеличение коэффициента теплоотдачи. Для расчета теплоотдачи в изогнутых трубах необходимо число Нуссельта, рассчитанное по формуле (2.6), умножить на поправочный коэффициент:
, (2.15)
где dвн – внутренний диаметр трубы, а Rг – радиус гиба.
Конвективная теплоотдача при вынужденном
Внешнем обтекании тел
Продольное обтекание пластины и внешней поверхности
Трубы
|
|
|
3.1.1. Толщина гидродинамического пограничного слоя на расстоянии x от передней кромки пластины (трубы) при течении жидкости или газа с постоянными физическими свойствами вдоль пластины или вдоль внешней поверхности трубы равна [3]:
; (3.1)
. (3.2)
Определяющие параметры:
T0 = Tf – температура текучей среды вдали от поверхности теплообмена (за пределами теплового пограничного слоя);
– продольная координата;
w0 – скорость невозмущенного потока (за пределами гидродинамического пограничного слоя).
3.1.2. Местный и средний по поверхности коэффициенты теплоотдачи при ламинарном течении флюида (Re < 5×105) вдоль пластины или внешней поверхности трубы по данным [1] и [6] равны:
при Tw=const 
; (3.3)
; (3.4)
при qw=const 
; (3.5)
. (3.6)
3.1.3. Местный и средний коэффициенты теплоотдачи при турбулентном течении флюида (Re ³ 5×105) вдоль пластины или внешней поверхности трубы по данным [2] равны:
; (3.7)
(3.8)
Определяющие параметры:
T0 = Tf – температура текучей среды вдали от поверхности теплообмена (за пределами теплового пограничного слоя);
|
|
|
– продольная координата в формулах (3.3), (3.5) и (3.7);
– длина пластины или трубы в формулах (3.4), (3.6) и (3.8);
w0 – скорость невозмущенного потока (за пределами гидродинамического пограничного слоя).
Теплоотдача при поперечном обтекании одиночной трубы
Средний по поверхности трубы или цилиндра коэффициент теплоотдачи по данным [5] равен:
, 
; (3.9)
, 
; (3.10)
, 
; (3.11)
, 
, (3.12)
Замечания.
1. Поправку 
, учитывающую изменение физических свойств среды в зависимости от температуры, рассчитывают по формуле (1.5).
2. Поправку 
, учитывающую сужение потока в самом узком сечении канала (см. рис.1.3), рассчитывают по формуле:
(3.13)
3. Поправку εφ, учитывающую влияние угла атаки 
набегающего потока (угол атаки – угол между вектором скорости и осью трубы) на коэффициент теплоотдачи, принимают по данным табл. 3.1, приведенной в задачнике [3]:
Таблица 3.1.
Поправка на угол атаки набегающего потока
| φº | 90 | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 | 30 |
| εφ | 1,0 | 1,0 | 0,99 | 0,93 | 0,87 | 0,76 | 0,66 |
|
|
|
Для приближенного расчета εφ предложены формулы, аппроксимирующие экспериментальные данные:
— по данным [1]
; (3.14)
— по данным [5]
. (3.15)
Определяющие параметры:
T0 = Tf – температура текучей среды вдали от поверхности теплообмена (за пределами теплового пограничного слоя);
– наружный диаметр трубы;
– максимальная скорость потока в самом узком поперечном сечении канала в ограниченном потоке (рис. 3.1.а) или скорость набегания неограниченного потока (рис. 3.1.б).
а) б)
Рис.3.1. Поперечное обтекание одиночной трубы в ограниченном (а)
и неограниченном потоке (б)
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 280; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!