Теоретические основы теплотехники - 123 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

При движении жидкости в изогнутых трубах (см. рис. 2.47) на макро-
объемы жидкости дополнительно еще действуют центробежные силы, вы-
зывающие дополнительное перемешивание и турбулизацию. В результате
интенсивность теплоотдачи увеличивается. Опыты показали, что и в этом
случае расчет лучше вести по тем же самым критериальным уравнениям,
вводя (так принято) дополнительно поправочный множитель ε
r
= 1 +
1,78d/r.
Критериальные уравнения, приведенные на рис. 2.46, применяют и для
расчета теплоотдачи в каналах некруглого сечения (квадратного, прямо-
угольного, кольцевого и др.). При этом в качестве определяющего размера принимается условный
размер, называемый эквивалентным диаметром
d
э
= 4F / П,
где F – площадь сечения канала; П – "смоченный", т.е. соприкасающийся с теплоносителем, периметр.
Для каналов с кольцевым сечением (в теплообменниках типа "труба в трубе") d
э
определяется разно-
стью наружного D и внутреннего d диаметров кольца, d
э
= D – d.
2.3.7 Теплоотдача при поперечном обтекании труб
и в трубных пучках
Ц
илиндрическая поверхность при поперечном обтекании является хорошим турбулизатором потока. Ла-
минарное, плавное и безотрывное обтекание наблюдается здесь очень редко, только когда Rе < 5. В
большинстве практических случаев при обтекании цилиндра в задней (по ходу потока) его части проис-
ходит срыв пограничного слоя и турбулизация теплоносителя. При постоянстве массового расхода в
минимальном сечении потока (см. рис. 2.48, а) средняя скорость течения наибольшая и направлена так,
что силы инерции увлекают частицы жидкости по направлению х, что и является причиной их отрыва
от слоя и турбулизации.
С увеличением числа Rе интенсивность вихреобразования растет, уменьшается угол отрыва слоя ϕ
и при Rе > 1000 за трубой возникает несглаживающаяся турбулентная дорожка.
Картина нарастания пограничного слоя для этого случая показана на рис. 2.48, б. Толщина слоя
увеличивается симметрично от носовой части трубы к корме, в кормовой части при углах ϕ = 95 … 115°
происходит срыв, а после срыва слой вновь начинает нарастать. Подобным же образом ведет себя и те-
пловой пограничный слой, и это хорошо объясняет наличие трех максимумов на эпюре локальных зна-
чений а, приведенной там же, на рис. 2.48, в. При Re < 10 абсолютный максимум имеет место на
носовой зоне, при Re ≥ 10
5
– в кормовой части трубы.
Для расчетов среднего для всей поверхности значения коэффициента теплоотдачи α на основании
экспериментов получены следующие критериальные уравнения:
при Re < 1000
;,)Pr/(PrPrRe,Nu
жопр
,
сж
0,38
ж
,
ж,
ж,
tt
d
d
==
25050
50
при Re ≥ 1000
;,)Pr/(PrPrRe,Nu
жопр
,
сж
0,38
ж
,
ж,
ж,
tt
d
d
==
25060
250
Одиночные трубы редко используются в конструкциях. Обычно в теплообменной аппаратуре трубы
компонуются в пучки, которые бывают шахматными, коридорными и каскадными. Схемы таких пуч-
ков приведены ниже на рис. 2.49.
d
w
R
Рис. 2.47 Тече-
ние в
изогнутой трубе

Страницы