Тепломассообмен методичка. Тепломассообмен Методические материалы для студентов Направление подготовки Теплоэнергетика и теплотехника Профиль Энергообеспечение предприятий Составитель доцент кафедры Энергетики и электротехнологии Артамонова Л.
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
Тема 4. Конвективный теплообмен Физическая сущность конвективного теплообмена. Формула Ньютона — Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Основы теории подобия. Критерии подобия и принцип их получения. Критериальное уравнение конвективного теплообмена. Определяющие и определяемые критерии подобия. Определяющая температура и определяющий линейный размер. Теплообмен при вынужденном движении жидкости или газа в трубах и каналах. Теплообмен при вынужденном поперечном омывании труб. Теплообмен при свободном движении жидкости. Теплообмен при изменении агрегатного состояния вещества. Основные формулы для решения практических задач Расчетные формулы для теплоотдачи при продольном обтекании пластины При движении потока вдоль плоской поверхности, имеющей  , и ламинарном режиме  среднее значение числа Нуссельта: для капельной жидкости  для воздуха  При турбулентномрежиме  : для капельной жидкости  для воздуха  Определяющей принимается температура набегающего потока (  определяется по  ), определяющим геометрическим размером – длина  стенки по направлению потока. Местный коэффициент теплоотдачи на расстоянии х от передней кромки пластины определяется по формулам: при ламинарном режиме течения в пограничном слое  при турбулентном режиме  Толщину гидродинамического  и теплового  пограничных слоев на расстоянии х от передней кромки пластины можно рассчитать по формулам:при ламинарном режиме  при турбулентном режиме  Для пластины с необогреваемым начальным участком длиной  при ламинарном режиме справедлива формула ,где  и – обогреваемая и полная длина пластины. Определяющий геометрический размер – .Теплоотдача при движении потока внутри труб (каналов). Ламинарный режимтечения в круглых трубах (Rеж<2000) при отсутствии свободной конвекции называется вязкостным, а при наличии свободной конвекции – вязкостно-гравитационным. Переход одного режима в другой определяется величиной  , которая находится по определяющей температуре пограничного слоя  Для вязкостного режима движения при  среднее по длине трубы число Нуссельта при   где и  – длина и внутренний диаметр трубы; Ре – число Пекле, Ре= Re∙Pr.Формула справедлива при Ре∙dв/l ≥20 и при отношении коэффициентов динамических вязкостей  . Множитель  используется только для капельных жидкостей. Определяющий размер – внутренний диаметр трубы. Определяющая температура для Gr, Рг,Nu,Ре, принимается  . В противном случае определяющей температурой для  принимают  , где  - среднелогарифмический температурный напор. Поправка  на гидродинамический начальный участок определяется по формуле , которая справедлива при  . Если  , то  .
Для вязкостно-гравитационного режима при в горизонтальных трубах длиной справедлива формула Формула справедлива при   .   .В вертикальных трубах при совпадении направлений вынужденной и свободной конвекции у стенки средняя теплоотдача определяется формулой  здесь   Формула справедлива при    В вертикальных трубах при противоположных направлениях вынужденной и свободной конвекции у стенки средняя теплоотдача определяется формулой  где  при нагревании,  при охлаждении жидкости. Формула справедлива при  и (GrPr)пс=(1,5-12)∙106.При турбулентном течении жидкости в прямых трубах и каналах с различной формой поперечного сечения  ) справедлива формула М. А. Михеева Для двухатомных газов (например, воздуха) при постоянных физических свойствах можно использовать формулу  Коэффициент теплоотдачи  , где  - среднелогарифмическая разность температур. Определяющий геометрический размер для круглых труб – внутренний диаметр, для некруглых каналов – эквивалентный диаметр  .Формула справедлива при  и  . Коэффициент  учитывает влияние начального теплового участка: при  ; при  определяется из таблицы:Поправка εi для турбулентного режима
Теплоотдача при поперечном обтекании труб и пучков В следующих формулах определяющие величины – наружный диаметр трубок и средняя температура жидкости (кроме  ); скорость потока подсчитывается по самому узкому поперечному сечению канала (пучка);  и  – относительные поперечный и продольный шаги.А. Одиночная труба. Для одиночной круглой трубы средняя теплоотдача при нагревании жидкости определяется следующими формулами: при   при   при   Для тонкой проволоки и круглой трубы в потоке трансформаторного масла при  имеем Б. Трубные пучки с гладкой поверхностью. Средняя теплоотдача для труб, расположенных в глубинном ряду шахматного пучка: при  и   при и   при     при   при  при   Для коридорных пучков: при  и  при  и  при  и   при   и   Свободная конвекция в большом объеме Теплоотдача при ламинарном режиме  для вертикальных труб и пластин определяется по формуле Определяющий размер – высота Н поверхности теплообмена. Определяющая температура – температура жидкости вдали от тела. При значениях  на вертикальных поверхностях образуется на начальном участке ламинарный пограничный слой, который затем переходит в турбулентный. Границей между этими слоями служит сечение на высоте  , значение которой определяется из формулы .Тогда теплоотдача на ламинарном участке до высоты  рассчитывается по формуле на турбулентном участке высотой  , (где  – полная длина трубы или высота пластины) определяется по формуле Для горизонтальной трубы с наружным диаметром  при   при   Определяющий размер – наружный диаметр-  ,определяющая температура  .Свободная конвекция в ограниченном объеме Теплообмен в узких щелях, плоских и кольцевых каналах и прослойках приближенно можно определить:   при  –по формулам теплопроводности, εk=1; при  – коэффициент конвекции определяется по формуле  Определяющий размер – ширина щели или зазора δ; определяющая температура  , где  и  – температура стенок щели или зазора. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
– внутренний диаметр
