Тепловіддача при турбулентному русі теплоносія в трубі

- ділянка гідродинамічної стабілізації потоку.Така картина спостерігається при умові ізотермічного потоку.

Ця ділянка стабілізації потоку складатиме:

При ламінарній течії

При турбулентній.

Явище тепловіддачі в горизонтальній трубі досліджував в 20-30 р. 19 ст Нуссельт вперше він отримав критеріальне рівняння

коефіцієнти приймаються с = 0,021, n = 0,8, m = 0,43. - температура теплоносія в ядрі потоку. Коефіцієнт залежить від відношення і визначається з таблиць або за рівнянням. При. Визначальним розміром є. Рівняння можна застосувати не тільки для круглих труб, а і для каналів різної форми. Тоді застосовується еквівалентний діаметр.

Тепловіддача при поперечному обтіканні труби та жмутків труб

Тепловіддача при поперечному обтіканні труби значно складніша ніж при тепловіддачі в середині труби. При обтіканні труби на поверхні труби утворюється пограничний шар що має найменшу товщину в лобовій точці і дальше поступово зростає до тих пір поки не станеться відрив потоку і утворення вихоревої зони з протилежного боку труби. Коефіцієнт тепловіддачі в лобовій частині найбільший так як товщина пограничного шару тут мінімальна. Дальше він зменшується зі збільшенням пограничного шару до точки відриву потоку. В області вихоревої зони коефіцієнт тепловіддачі збільшується за рахунок руйнування пограничного шару. Кут відриву потоку для ламінарної течії становить = 80-85^о а для турбулентної течії = 120-140^о. Для визначення середнього по периметру труби коефіцієнта тепловіддачі рекомендується залежність Нуссельта коефіцієнти приймаються при с = 0,5, n = 0,5, m = 0,38, а при с = 0,25, n = 0,6, m = 0,38

В теплообмінниках одиночні труби не використовуються. Застосовуються жмутки труб які можуть бути коридорними або шахматними. Для таких жмутків коефіцієнт тепловіддачі визначається за рівнянням Нуссельта з коефіцієнтами: для коридорного жмутка с = 0,26, n = 0,65, а для шахматного жмутка с = 0,41, n = 0,6. Поправочний коефіцієнт враховує номер ряду. Для труб першого ряду обох типів жмутків; для другого ряду коридорного жмутка, шахматного -. А для третього і всіх наступних. Середнє значення коефіцієнта тепловіддачі для всього жмутка в цілому визначається за формулою де - середній коефіцієнт теплопровідності -го ряду, - сумарна поверхня теплообміну -го ряду, - число рядів труб в жмутку.

Інтенсифікація процесів конвективного теплообміну

Інтенсифікація – збільшення теплового потоку. Шляхи інтенсифікації випливають з рівняння тепловіддачі. Найпростіше але не завжди найефективніше буде збільшення площі теплообміну та збільшення різниці температур між твердою поверхнею та теплоносієм. Отже найкраще збільшувати коефіцієнт тепловіддачі, а для цього треба: 1. Корисно теплоносій газ замінити на рідину, 2. Перейти від природної до вимушеної конвекції, 3. Використовувати конденсацію і кипіння при яких проходить значна інтенсифікація процесу тепловіддачі.