Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
хода (б = 0,3 мм; Re, = 7,9-104; Re2 = 2,3 • 104; ( - #
\ ТЬ /1
= 1,29; !>39'> Pi = WM05 Н/м2; р2' = 2,48 X
X 105 Н/м2; обозначения см. рис. 4.31)
0,22 мм) и законов изменения расхода 1 и 4, когда для большинства точек знаки Кт и Ка совпадали, представлены на рис. 4.36. Они обобщаются зависимостями:
135
а) при увеличении расхода и температуры стенки (закон 1) для Кт — 0 ~~ 25 и Kg == 0 -г* 15
(4.57)
К= 1 + 0,1155(/Сг) ’ (+ 0,0213 + 0,000415^г)^;
0,75.
л ?
- з § о -0“
-5< 0 *0 -7 - ^ /7 *1 г*
l— ^дТ/ 0,6 и 7 2L ?/Гг
'**х«
Точка о 0 * V
KG 0 5 Я7 75 -10
Точка э ? X ®
KG -20 -30 -40 —50
ния расхода для z/d — 44: 0 — 1; А — 2; 0—3; • ~
А 5; т — в
Рис. 4.36. Зависимость К от Кт и Kg при резких изменениях расхода. В таблице даны условные обозначения
б) при уменьшении расхода и температуры стенки (закон 4) для Кт = —32 +3; Kg = —40 ч- 0
К = ехр[а(Кт)-Кт]—С( — Ка)п,
(4.58)
где
а(Кт) =
й(К т) =
0,044
0,5
(~*гГ
0,0829
при — 6,2 </(г <—3,2; при —32 < /С?- < —6,2;
(—Кт)0-915
С = 0,132(—/Ст-Г0*®, л = 0,424 (—Кт)°’и при —14,1 сКт<—3 ' С = 239( —-/Сг) 3’66,
0,0669 (— ЛУ)1
0, 84
при
-32 < Кт < —14,1.
Эксперименты с плавными изменениями расхода охватывали области, где критерии Кт и Ко имеют разные знаки (при набро-се расхода Кт < 0 и Ко > 0, а при сбросе Кт > 0 и Ко < 0). Ре-136
зультаты (при изменении расхода по законам 2, 3, 5, 6) представлены на рис. 4.37.
Сравнение кривых К = / (Яг) при Kg = 0 на рис. 4.36 и 4.37 показывает, что при плавном изменении расхода (штриховая линия на рис. 4.36 при Kg ~ 0) влияние Кт на К несколько больше, чем при резком. Объясняется это влиянием температурного фактора. Представленные на рис. 4.36 кривые с Kg ~ 0 обобщают точки, относящиеся расхода закончилось, а температура стенки продолжает изменяться. Если Кт > 0, то температура стенки возрастает и одновременно возрастает
. При плавном сбросе
Ть
расхода Тю растет медленнее, чем при резком сбросе, и по-д0 л
этому точки с------^ U соот-
дх
ветствуют в среднем меньшей Tw. Для этих точек значение температурного фактора в среднем составляет 1,25, в то время как при резком сбросе dG п
расхода и -----^ 0 темпера-
дх
тура стенки ближе к установившейся и значение температурного фактора в среднем 1,4. Поэтому при плавном сбросе расхода температура газа у стенки меньше, плотность больше, выработка турбулентности —pw'w'r у стенки больше и тепло-
отдача выше, чем при резком сбросе и тех же значениях Кт-Аналогично объясняется расхождение кривых К = f (Кт) при Kg ~ 0 и Кт <0.
В проведенных опытах по изменению расхода Кт и ~-
Ть
изменялись взаимосвязанно и не удалось выделить отдельно влияние температурного фактора, что несколько снижает общность полученных зависимостей (4.57) и (4.58); не обнаружено влияние числа Re, так как оно косвенно учитывалось критерием KG. С ростом Re, как показывает качественный анализ, влияние скоростной нестационарности на К должно уменьшаться, это и учитывается критерием Kg, уменьшающимся с увеличением Re. Задачей дальнейших исследований является получение общей зависимости вида
к периодам, когда изменение
Точка о 0 о с ? V А
К 0 -2 -ч -5 2 4 5
Рис. 4.37. Зависимость К от Кт и Ко при плавных изменениях расхода.
В таблице даны условные обозначения
K=f(KT,Kc, Re,
137
На рис. 4.38 для сравнения показаны результаты экспериментов при изменении тепловой нагрузки (§ 4.2) и расхода. При изменении расхода брали точки с Kg ~ 0, обрабатывали по критерию /С*0, определенному по формуле (4.32'), а поправку на температурный фактор находили экспериментально при переменной тепловой нагрузке. По этим же данным строили осред-няющую кривую, приведенную на рис. 4.38. Опытные данные по теплообмену при переменных расходе и нагрузке согласуются между собой. Имеющееся отклонение точек от осредняющей
/Г-7 гд-уг •Ь -/77 * 0 * vx*v3 . 00*0D/^ 9 * 0 t * 0 0 о , а ? 7
Ята -7. 5 -/ 0 5 0 ж xP x 0 7 3
0 < О0 а * 0 ^ °ро# * J -П? 7 7i 9 I
г О V *v°v Ч О 0 г г UfL И-1 щЪс-им _ ТР J * 1
Рис. 4.38. Сравнение опытных данных, полученных при изменении расхода (Kg ~ 0) и тепловой нагрузки (обозначения см. рис. 4.11 и 4.21)
зависимости, полученной при G = const, объясняется дополнительным влиянием переменного расхода (при Кт > 0 Kg несколько выше нуля, а при Кт < 0 — несколько ниже). Совпадение результатов экспериментов доказывает, что для расчета нестационарной теплоотдачи при изменении расхода наряду с формулами (4.57) и (4.58) можно использовать зависимости (4.43) и
(4.44) для Kg = 0, а поправку на величину переменного во времени расхода вводить по результатам экспериментов с изменяющимися Kg-
Таким образом, проведенные экспериментальные исследования нестационарного теплообмена при изменении температуры стенки и расхода газа показывают, что в нестационарных условиях коэффициент теплоотдачи может существенно отличаться от значений, полученных квазистационарным расчетом. В турбулентных потоках предыстория изменения граничных условий настолько мала, что в подавляющем большинстве практически интересных случаев коэффициент теплоотдачи зависит не от закона изменения граничных условий, а от первых
