Контрольные вопросы:

1.Что такое естественная конвекция, чем она отличается от вынужденной; от каких факторов и почему зависит интенсивность естественной конвекции?

2.От каких факторов и почему зависит коэффициент теплоотдачи при естественной конвекции?

3.Какой размер и почему пользуются в качестве определяющего для горизонтальных и вертикальных труб?

4.Какие режимы движения при естественной конвекции известны; как влияет определяющий размер на коэффициент теплоотдачи при разных режимах движения?

5.Какое критериальное уравнение описывает теплообмен при естественной конвекции; каков физический смысл входящих в него критериев подобия?

6.Влияние какого фактора учитывает симплекс ?

7.Как устроена экспериментальная установка, для чего температуру поверхности теплообмена измеряют 20-ю термопарами?

8.Как проводится эксперимент и обрабатываются его результаты?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ В ШАХМАТНОМ ПУЧКЕ ТРУБ ПРИ ВЫНУЖДЕННОЙ КОНВЕКЦИИ

Задание

Определить экспериментально коэффициенты теплоотдачи для каждого ряда труб и всего пучка в целом и потери давления в пучке. Рассчитать также эти величины по известным из литературы критериальным зависимостям, сопоставить экспериментальные и расчетные результаты.

Литература

[1] стр. 196-200.
[2] стр. 104-109.

Теоретические положения

Теплообменные аппараты редко выполняют из одной поперечно-омываемой трубы. Обычно трубы собирают в пучок. В технике чаще встречаются два основных типа трубных пучков: коридорные и шахматные. При прочих равных условиях наибольшая интенсивность теплообмена достигается обычно в шахматных поперечно омываемых пучках. Схематически такой пучок изображен на рис.1. К числу основных геометрических характеристик пучка относится диаметр труб d, поперечный, продольный и диагональный шаги S₁, S₂, и S`₂ и общее число рядов z по ходу потока теплоносителя. В пучках омывание труб первого ряда аналогично омыванию одиночного цилиндра. На теплообмене второго и последующих рядов сказывается турбулизация потока, создаваемая предыдущим рядом. Начиная с третьего ряда, поток практически стабилизируется, поэтому коэффициент теплоотдачи для всех последующих рядов можно считать постоянным. Коэффициент теплоотдачи также зависит от диаметра трубы, физических свойств жидкости, скорости движения жидкости, поперечного и продольного шагов, направления теплового потока.

Экспериментально установлено, что при смешанном режиме обтекания шахматного пучка в диапазоне чисел Рейнольдса Re_ж=10³10⁴, охватывающем большинство встречающихся в практике случаев, теплоотдача описывается уравнением

(1)

В формуле (1) в качестве определяющего размера принят диаметр труб, в качестве характерной скорости – скорость в самом узком сечении, определяющей температуры – средняя температура жидкости в пучке. Коэффициент зависит от номера ряда, в котором расположена труба. Зависимость от номера ряда для шахматных пучков представлена в табл.1.