Теоретические основы теплотехники - 121 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ного напора. Теплообмен в этом случае рассчитывают как при теплопроводности через газовую про-
слойку, 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 пе-
редается только теплопроводностью. Именно такие условия создают, чтобы измерить коэффициент те-
плопроводности 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 об-
разования пограничного слоя здесь аналогичны описанным ранее, когда рассматривалось натекание
жидкости на плиту. Правда, здесь эта плита как бы свернута в цилиндр, поэтому нарастание слоя проис-
ходит 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 постоян-
стве 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 ста-
билизируется.
Локальный коэффициент теплоотдачи на участке стабилиза-
ции выше, чем на стабилизированном участке, однако для длин-
ных труб (когда l > 50d) это увеличение не приводит к заметному
увеличению величины α, которое обычно и используется в практиче-
ских 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 ме-
сто переходные режимы. При турбулентном и переходных режимах вклад свободной конвекции в об-
щее 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 стре-
мясь к нулю, вырождается.
При ламинарном течения в зависимости от условий это влияние может быть различным (от существен-
ного 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 вяз-
костным. 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) располо-
жена труба, и как направлен поток теплоносителя.
Экспериментальные исследования показали, что для каждого режима движения можно получить дос-
таточно простые и в меру точные критериальные уравнения. Сводная схема – таблица этих уравне-
ний приведена на следующей странице (рис. 2.46).
w
ж
l
ст
Рис. 2.45 Образование
пограничного слоя в
трубе
Э

Страницы