Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 106 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

явлений следующее критериальное уравнение
.
Рr
Pr
Gr)0,5(PrNu
,
ст
ж
,
ж,
ж,
250
250
⋅=
d
d
Свободная конвекция у плит, расположенных горизонтально, отличается образованием регулярных или
неустановившихся циркуляционных токов теплоносителя и отдельных застойных зон, как схематично показано на рис. 2.43.
Естественно, что в местах, где циркуляция интенсивна, возникают зоны с максимальными локальными значениями
α, в
местах же застойных зон величины
α минимальны. Обычно расчеты ведут потому же критериальному уравнению, что и для
горизонтальных труб, принимая в качестве определяющего размера ширину плиты
b. При этом, если тепловой поток
направлен вверх, то вводят поправочный множитель 0,7, а если вниз – 1,3.
Свободная конвекция в ограниченном пространстве обычно протекает с образованием регулярных циркуляционных
токов теплоносителя в виде отдельных замкнутых контуров определенной протяженности, как показано это на рис. 2.44.
Размеры таких контуров зависят от положения щели и температурного напора. Теплообмен в этом случае рассчитывают как
при теплопроводности через газовую прослойку, вводя условный, эквивалентный коэффициент теплопроводности
λ
экв
.
/
экв
с2
λδ
−
=
tt
q
с1
Величину λ
экв
находят по формуле
λ
экв
= λ
ж
ε
кон
,
где
ε
кон
– коэффициент конвекции, который находят по критериальному уравнению
,Gr)(Pr,
0,25
конв
⋅=ε 180
если PrGr > 1000. При PrGr < 1000
ε
кон
= 1,0, т.е. влияние конвекции не проявляется и тепло в зазоре передается только
теплопроводностью. Именно такие условия создают, чтобы измерить коэффициент теплопроводности жидкости или газа.
2.3.6 Теплоотдача при движении теплоносителя
в трубах и каналах
та группа подобных явлений наверное чаще других встречается на практике. Механизм в картина образования
пограничного слоя здесь аналогичны описанным ранее, когда рассматривалось натекание жидкости на плиту. Правда,
здесь эта плита как бы свернута в цилиндр, поэтому нарастание слоя происходит по всей цилиндрической поверхности и форма
его близка к конической, как показано это на рис. 2.45. Поскольку слои, протекающие вблизи стенки тормозятся, то при
установившемся режиме и постоянстве массового расхода скорость слоев в ядре потока увеличивается. Силы, создающие
ускорение этих слоев, и образуют дополнительное (его называют местным) гидравлическое сопротивление на входе в трубу.
Толщина пограничного слоя при
l ≈ 50d достигает радиуса, здесь и заканчивается перестройка профиля скорости и далее
течение стабилизируется.
Локальный коэффициент теплоотдачи на участке стабилизации выше, чем
на стабилизированном участке, однако для длинных труб (когда
l > 50d) это
увеличение не приводит к заметному увеличению величины
α, которое обычно
и используется в практических расчетах.
Характер, режим течения хорошо характеризуется здесь величиной числа
Рейнольдса. При Rе
< 2320 течение в трубах ламинарное, а при Rе > 10
4
–
турбулентное. Когда 2320 < Rе
< 10 000, имеют место переходные режимы. При
турбулентном и переходных режимах вклад свободной конвекции в общее
осредненное значение
α настолько мал, что практически это не обнаруживается
опытами. При этих режимах изменение величины критерия Gr не влияет на величину Nu, т.е. критерий Gr, численно
стремясь к нулю, вырождается.
При ламинарном течения в зависимости от условий это влияние может быть различным (от существенного до почти
нулевого), это связано, как показали эксперименты, с величиной произведения РrGr
. Так, при РrGr < 8⋅10
5
влияние свободной
конвекции можно не учитывать и такой режим течения называют еще вязкостным. При РrGr
≥ 8⋅10
5
вклад свободной конвекции
значительный и течение называют вязкостно-гравитацион-ным. В этом случае важное значение имеет то, как (вертикально или
горизонтально) расположена труба, и как направлен поток теплоносителя.
Экспериментальные исследования показали, что для каждого режима движения можно получить достаточно простые и
в меру точные критериальные уравнения. Сводная схема – таблица этих уравнений приведена на следующей странице (рис.
2.46).
w
ж
l
ст
Рис. 2.45
Образован
ие
пограничного слоя в трубе
Э

Страницы