Полная версия

Главная arrow Строительство arrow ТЕОРИЯ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В НЕФТЕГАЗОВЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Теплообмен при вынужденной конвекции

Вынужденная конвекция используется в различных теплообменных устройствах. Интенсивность теплообмена при вынужденной конвекции может меняться в широком диапазоне благодаря возможности управлять скоростью движения среды.

Различают теплообмен при безотрывном течении, когда поток нигде не отделяется от обтекаемой поверхности, и при отрывном течении, когда поверхность обтекаемого тела имеет участки с большой кривизной, резкие изменения сечения, повороты и др. Примерами безотрывного течения являются: движение по каналу постоянного сечения, обтекание тонких пластин, продольное обтекание труб. Теплообмен при безотрывном течении в настоящее время изучен хорошо, имеется много расчетных формул для различных технических конструкций. Течение с отрывом потока от поверхности изучено значительно хуже, здесь надежные формулы имеются только для обтекания простых поверхностей (цилиндра, шара).

В самом грубом приближении (с точностью ~ 25%) интенсивность теплообмена при обтекании тел любой формы потоком воздуха можно оценить по простейшей эмпирической формуле:

Для получения более точных результатов надо учитывать форму обтекаемой поверхности.

При обтекании плоской поверхности (пластины) потоком жидкости или газа, движущимся вдоль поверхности, обработка результатов многочисленных экспериментов дает следующие формулы:

- при Re < 5 • lCP (ламинарное обтекание):

- при Re > 5 • 105 (турбулентное обтекание):

В этих и последующих формулах число Рг берется при средней температуре жидкости, а Рг о — при температуре обтекаемой поверхности. Для воздуха число Прандтля Рг ~ 0.7 и почти не зависит от температуры, поэтому при обтекании пластины потоком воздуха формулы (3.97) и (3.98) упрощаются и принимают вид:

- при ламинарном обтекании (Re < 5 • 105):

- при турбулентном обтекании (Re > 5 • 1ОД:

При продольном обтекании прямых гладких труб потоком жидкости, газа или пара при числах Рейнольдса Re > 104 рекомендуется следующая формула:

Для воздуха эта формула принимает вид:

Если Re < 104, то анализ осложняется наложением естественной конвекции, и мы этот вопрос не рассматриваем (при больших числах Рейнольдса естественная конвекция становится невозможной из-за того, что в турбулентном потоке вследствие интенсивного перемешивания температура жидкости по сечению потока практически постоянна).

При поперечном обтекании труб или цилиндров жидкость отрывается от поверхности и ее движение приобретает очень сложный характер: образуются застойные области, возникают обратные течения, крупные вихри и др. Ограничимся результатами экспериментов по обтеканию одиночной трубы. Для усредненного по окружности трубы числа Нуссельта для любых жидкостей или газов расчетные формулы имеют вид:

- при 1 < Re < 104:

- при Re > 10.

Для воздуха формулы (3.100) и (3.101) принимают вид:

- при 1 < Re < 104:

- при Re > 104:

Точность формул (3.97)-(3.101) ок. 10%.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>