Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Теплотехника -> Чечеткин А.В. -> "Теплотехника" -> 67

Теплотехника - Чечеткин А.В.

Чечеткин А.В. Теплотехника: Учеб. для хим.-технол. спец. вузов — М.: Высш. шк., 1986. — 344 c.
Скачать (прямая ссылка): teplotech.pdf
Предыдущая << 1 .. 61 62 63 64 65 66 < 67 > 68 69 70 71 72 73 .. 125 >> Следующая


- \ (

—Ио-*-




У-



Рис. 2.37. Распределение скорости в трубе при ламинарном (Ке < 2 • 103) и турбулентном (Ее > 104) течении жидкости

Яе<2300
Рис. 2.38. Влияние начального участка трубы на образование пограничного слоя при ламинарном и турбулентном режимах течения
182
лизированное распределение скоростей, называется участком гидродинамической стабилизации /„. Длина этого участка для ламинарного потока практически не зависит от Не и равна /„« 15 й.
Аналогично начальному участку гидродинамической стабилизации существует начальный участок тепловой стабилизации /11Т. Качественный характер деформации эпюры температур на начальном участке тепловой стабилизации показан на рис. 2.39. Коэффициент теплоотдачи на начальных участках трубы уменьшается, так как вследствие увеличения толщины пограничного слоя растет его термическое сопротивление и падает градиент температуры. При турбулентном режиме течения ламинарный пограничный слой разрушается и коэффициент теплоотдачи увеличивается, затем стабилизируется при установившемся турбулентном режиме (рис. 2.40). На участках тепловой стабилизации коэффициент теплоотдачи принимает постоянное значение. Длина участка тепловой стабилизации при постоянной температуре стенки, при постоянных физических параметрах жидкости, при ламинарном режиме движения равна /их = 0,055 Ре и при турбулентном режиме /нх = 50 й.
Аналитическое решение задач при ламинарном и турбулентном стабилизированном течении связано с решением системы дифференциальных уравнений теплообмена. Однако строгое решение этих уравнений связано с большими математическими трудностями даже для ламинарного течения. Результаты достаточно высокой точности удается получить благодаря обобщению большого числа экспериментов с использованием методов теории подобия.
При ламинарном ре ж" и м е течения жидкости теплота передается теплопроводностью по нормали к общему направлению движения потока. Конвективная составляющая теплоотдачи будет больше или меньше в соответствии с распределением скоростей по сечению потока. При значительной разности температур в потоке возникает, как следствие, разность плотностей. На вынужденное движение накладывается свободное движение, турбулизирующее поток, и теплообмен интенсифицируется. Влияние свободной конвекции заметно при вг • Рг > 8 • 105.
от

Рис. 2.39. Начальный участок тепловой Рис. 2.40. Изменение локаль-
стабилизации иого коэффициента теплоот-
дачи по длине трубы при турбулентном течении жидкости
183
В этом случае средний коэффициент теплоотдачи рассчитывается по формуле
1Чи"ж,, = ОД511еж;(33 Ргж-33 (Ог^Рг,.)0-1 ¦ (Ргж/Ргс)°-2Ч (2.72)
За определяющую температуру принята средняя температура жидкости в трубе. Определяющий размер — внутренний диаметр трубы. Если труба не круглого сечения, то за определяющий размер принимается эквивалентный диаметр с1жв = (4//)/Р, где і7 — живое сечение потока; Р — смачиваемый периметр. Например, для канала прямоугольного сечения а х Ь:
^экв = 4аЬ/[2 (а + Ь)] = 2аЬ/{а + Ъ). (2.273)
Для случая а <§: Ь эквивалентный диаметр ^экв = 2а. В числе Грасгофа Ог = $дМъ/у2 разность температур $ = гс — гж, где гж — средняя температура жидкости. Множитель (Ргж/Ргс)0,25 отражает влияние направления теплового потока. При нагревании теплоотдача выше, чем при охлаждении. В стабилизированной области (І/сі ^ 50) поправка є, = 1. Поправка є, на нестабилизированном начальном участке потока (\/(1 < 50) зависит от отношения 1/с1:
1/сі.......... 1 2 5 10 15 20 30 40 50
є,.......... 1,90 1,70 1,44 1,28 1,18 1,13 1,05 1,02 1
Для воздуха формула (2.272) упрощается и принимает вид
Йи"Ж4, = 0,13 Яе,;,33 Огж;/ г, (2.274)
Влияние свободной конвекции с увеличением числа вг видно из рис. 2.41, где
Ко = рго.4з(рг^рГе)о,25 = 0,15 Р.еж;,33 Сгж;Д (2.275)
В том случае, когда влиянием свободной конвекции можно пренеб

Рис. 2.41. Средняя теплоотдача при ламинарном и переходном режимах течения жидкости в трубе
184
речь (или она отсутствует, например, в условиях невесомости), средний коэффициент теплоотдачи снижается. При вязком течении средний коэффициент теплоотдачи может быть определен по уравнению
^ж,= 1,55^Реуу/3^^) °'14ег. (2.276)
Эта формула действительна при ( 4-) < 0,01 и 0,02 < — ^ 1500.
\ Ре & ) цж
За определяющую принята температура г = гс — 0,5 Агср, где Дгф =
= (А/' — Аг")/1п (Аг'/Аг") — средиелогарифмический температурный напор;
рассчитывается в соответствии с температурными графиками
(рис. 2.42, а, б).
При стабилизированном турбулентном движении благодаря интенсивному перемешиванию температура ядра потока практически остается постоянной. Основной градиент температуры относится к пограничному слою. Для расчета среднего по длине трубы коэффициента теплоотдачи можно рекомендовать уравнение М. А. Михеева:
= 0,021 Б^8 Рг0-43 (Ргж/Ргс)°<25ег. (2.277)
Это уравнение справедливо для жидкостей при значениях числа Рг в пределах 0,6 ^ Рг ^ 2500. Для воздуха и двухатомных газов формула (2.277) принимает следующий вид:
Предыдущая << 1 .. 61 62 63 64 65 66 < 67 > 68 69 70 71 72 73 .. 125 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed