 |
Nuж = 0,5( Grж×Prж )0,25×( Prж / Prс )0,25. (24)
|
|
|
|
Nuж = 0, 5( Grж× Prж )0, 25× ( Prж / Prс )0, 25. (24)
Сомножитель ( Prж / Prс ) учитывает зависимость физических свойств теплоносителя ( в основном вязкость ) от температуры, причем Prж - вычисляется по температуре потока, а Prс - по температуре стенки. В зависимости от направления теплового потока эта поправка может быть как больше, так и меньше нуля.
Закономерности средней теплоотдачи для вертикальных поверхностей (трубы, пластины) следующие:
при 103 < ( Grж× Prж ) < 109 ( ламинарный режим ),
Nuж = 0, 76× ( Grж× Prж )0, 25× ( Prж / Prс )0, 25;
при Grж× Prж > 109 ( турбулентный режим ),
Nuж = 0, 15( Grж× Prж )0, 33× ( Prж / Prс )0, 25.
Для газов Pr = const, а Prж / Prс = 1, поэтому все приведенные расчетные формулы упрощаются.
Формула (24) применима и для расчета коэффициента теплоотдачи горизонтальных плит. В этом случае за определяющий размер берется меньшая сторона плиты. Если при этом нагретая сторона обращена вверх, то вычисленное значение коэффициента теплоотдачи следует увеличить на 30%. Если же поверхность обращена вниз, то величину a следует уменьшить на 30%.
Для приближенных расчетов теплообмена свободной конвекцией в неограниченном объеме с погрешностью ~10% для ряда практически возможных случаев можно пользоваться формулой a = A× Dtm,
1. горизонтальная плита А = 3, 25, m = 0, 25;
2. вертикальная плита А = 2, 56, m = 0, 25;
3. горизонтальная труба А = 1, 12× 
, m = 0, 23;
4. вертикальная труба A = 0, 72× 
, m = 0, 23.
Для определения a при свободном движении щелочных металлов можно воспользоваться уравнением
Nu = c× Grn× Pro, 4.
Если Gr = 102 ¸ 109, то с = 0, 52; n = 0, 25.
Если Gr = 109 ¸ 1013, то с = 0, 106; n = 0, 33.
|
|
|
За определяющую температуру здесь принята средняя температура пограничного слоя t = 0, 5× ( tc + tж ).
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ
ДВИЖЕНИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
Вынужденным называется такое движение потока, которое вызывается внешними причинами. Например, работой вентилятора, насоса, дымовой трубы.
Характер движения потока в зависимости от теплофизических свойств среды, размера и формы твердых границ - может быть ламинарным или турбулентным.
Помимо режима движения на этот вид теплообмена оказывает влияние условия входа потока в канал и неизотермичность. Величина неизотермичности определяется градиентом температуры по сечению потока. Под влиянием свободного движения частицы потока движутся по сложным винтовым траекториям.
КРИТЕРИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА
60. КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ
ДВИЖЕНИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ВНУТРИ КАНАЛА
В теории конвективного теплообмена в каналах турбулентным считается режим движения при числе Рейнольдса более 104, а ламинарным - меньше 2´ 103. В интервале 2´ 103 < Re > 104 - зона переходных течений.
61ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ
При ламинарном течении любой жидкости для определения среднего коэффициента теплоотдачи используется следующая расчетная формула:
Nu = 0, 15× × Gr.
В этом случае теплоотдача зависит от интенсивности свободной конвекции, которая определяется критерием Грасгофа Grж.
Значение поправочного коэффициента e 
зависит от отношения длины канала к его диаметру, 
и определяется с помощью таблиц. Независимо от числа Рейнольдса при 
поправочный коэффициент равен единице. Например, при 
, 
.
За определяющую температуру принята средняя температура потока, за определяющую скорость - средняя скорость потока, за определяющий размер - эквивалентный диаметр канала ( d = 4× F / П ).
|
|
|
62. ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ
При турбулентном режиме движения перенос тепла внутри жидкости осуществляется в основном путем перемешивания. При этом процесс перемешивания протекает настолько интенсивно, что по сечению ядра потока температура жидкости практически постоянна. Резкое изменение температуры наблюдается лишь внутри тонкого слоя у поверхности.
Первым наиболее подробным и правильно поставленным исследованием при турбулентном режиме движения были работы выполненные Нуссельтом. При обработке опытных данных он впервые применил теорию подобия и получил обобщенную зависимость.
При развитом турбулентном режиме Re > 104 расчетная формула для среднего коэффициента теплоотдачи имеет следующий вид:
Nuж = 0, 021× Re 
× Pr 
× ( Prж / Prс )0, 25× 
За определяющую температуру здесь также принята средняя температура потока, за определяющий размер - эквивалентный диаметр.
Здесь = f( 
/ d; Re ). Например, при Re = 104; / d = 1 -
|
|
|
