Приближенная оценка среднего коэффициента теплоотдачи при вязкостно-гравитационном режиме может быть произведена

Теплоотдача при турбулентном режиме. При рассмотрении турбулентного режима в пограничном слое было получено ещё одно безразмерное число, называемое числом Стантона

.

Это число можно представить следующим образом:

Если Pr=1 , то число Стантона: ,

- коэффициент гидравлического сопротивления трения, определяемый по уравнению Филоненко.

С учетом переменности физических свойств капельных жидкостей Михеев М.А. предложил формулу для определения среднего коэффициента теплоотдачи:

Формула описывает среднюю теплоотдачу в прямых гладких трубах при отношении .

За определяющую температуру принимается средняя температура жидкости в трубе, за определяющий размер – внутренний диаметр трубы. Число выбирается по средней температуре поверхности стенки.

7.3 Теплоотдача при течении жидкости в изогнутых и шероховатых трубах

В технике часто встречаются теплообменные аппараты, в которых один из теплоносителей протекает в изогнутом канале. При движении в таком канале в жидкости возникают центробежные силы, создающие в поперечном сечении циркуляционные токи, так называемую вторичную циркуляцию. В результате возникает сложное движение жидкости по винтовой линии.

Э кспериментально установлено, что вторичная циркуляция возникает только при числах Рейнольдса, больших критических чисел, причем для прямой трубы Re_кр 2000. В змеевиках действие центробежного эффекта распространяется на всю длину трубы. В настоящее время нет исчерпывающих данных для учета этого эффекта.

При турбулентном течении жидкости в шероховатых трубах происходят существенные гидродинамические преобразования. Эти преобразования связаны с высотой бугорка и толщиной пограничного слоя . Если , то бугорки шероховатости не нарушают течения в подслое, они обтекаются без отрыва. При этом нет никакой разницы между гладкой и шероховатой трубой. Если , то происходит отрывистое, вихревое обтекание бугорков шероховатости. Так как, основное термическое сопротивление передаче теплоты сосредоточено в подслое, то изменение течения приводит к увеличению теплоотдачи. При нерациональном создании шероховатости коэффициент теплоотдачи может быть ниже, чем для гладкой трубы. Целесообразно создавать шероховатость с относительными шагами =12…14 (s – расстояние по потоку между соседними неровностями). При >8 для расчета среднего коэффициента теплоотдачи используется формула

.

Вопросы к теме 7.

1. Какие особенности движения жидкости в трубах? От каких факторов зависит этот процесс?

2. Что называют участком гидродинамической и термической стабилизации?

3. Какие силы обуславливают вязкостный и вязкостно-гравитационный режимы течения жидкости?

4. Какие особенности теплообмена при стабилизированном ламинарном течении в трубах?

5. Какие критериальные уравнения используют при расчете ламинарного течения жидкости в гладких трубах с учетом переменности физических свойств капельных жидкостей?

6. Записать число Стантона.

7. Какое критериальное уравнение используют для турбулентного течения жидкости в гладких трубах?

8. Какие особенности течения жидкости в изогнутых трубах?

9. Какие особенности теплообмена в шероховатых трубах?