Теоретические основы теплотехники - 120 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

В этом случае говорят о "вырождении" критерия Re. Значит в общем виде критериальное уравнение для
свободной конвекции должно иметь вид
Gr).(Pr,Nu f
=
Экспериментальные исследования и обработка опытных данных показали, что в абсолютном боль-
шинстве случаев (исключая расплавленные металлы) влияние чисел Рr и Gr на величину Nи одинако-
во.
Если определяющие критерии таковы, что РrGr < 10
9
, то пограничный слой, в основном, ламинар-
ный и для этого случая
,
Рr
Pr
Gr)0,76(PrNu
,
ст
ж
,
Нж,Нж,
250
250
⋅=
где за определяющую температуру (по ней находят значения физконстант при расчетах критериев по-
добия) принимается средняя температура жидкости t
ж
, а за определяющий размер – высота стенки Н.
Поправочный множитель (Рr
ж
/Рr
ст
)
0,25
учитывает влияние на теплоотдачу направления теплового
потока. Здесь Рr
ст
– значение критерия Pr того же теплоносителя, но рассчитанное для температуры
стенки t
с
. При t
с
> t
ж
этот множитель больше 1,0, при t
с
< t
ж
–
он меньше 1,0.
Если РrGr ≥ 10
9
, то определяющей является турбулентная часть пограничного слоя, и в результате об-
работки опытных данных получено
.
Рr
Pr
Gr)0,15(PrNu
,
ст
ж
,
Нж,Нж,
250
330
⋅=
Приведенные критериальные уравнения позволяют, рассчитав предварительно значения чисел Рr,
Рr
ст
и Gr, найти число Нуссельта, а затем, учитывая, что Nu = (αН) / λ
ж
, рассчитать
Н
ж
Nu
λ
=α .
Картина образования свободной конвекции у горизонтальных труб отличается от предыдущей сим-
метричностью, цилиндрической искаженностью и образованием тур-
булентных вихрей только около верхней части трубы (см. рис. 2.42).
В основном здесь движение ламинарное. Локальные значения α име-
ют два максимума. В нижней части – потому что там тоньше всего
пограничный слой, в верхней части – благодаря влиянию завихрений
и турбулизации.
Опытные исследования позволили получить для этой группы подоб-
ных 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 схема-
тично 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, прини-
мая 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 протяжен-
ности, как показано это на рис. 2.44. Размеры таких контуров зависят от положения щели и температур-
α
α
Рис. 2.42 Свободная конвекция
у горизонтальной трубы

Страницы