![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Тепловий потік, Q і густина теплового потоку, q
Q = a × F (t c – tр) Вт; q = a ×(t c – tр) Вт/м2,
де a – коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м2×К; F – площа поверхні теплообміну, м2; tс, tр – температура стінки і рідини, °С.
8.1.1. Тепловіддача в трубах і каналах (вимушена конвекція)
В΄язкістний режим – вільна конвекція не впливає на тепловіддачу, має місце при ламінарному режимі руху рідини
Re < 2300, Gr × Pr < 8 × 105.
визначальна температура
середня температура рідини ,
де tр 1, tр 2 – температура рідини на вході в трубу і на виході.
Поправка
Рівняння справедливе при (l / d)/Pe < 0,01 і , де mс вибираються із таблиць властивостей рідини по температурі стінки tс, а mр – по температурі рідини
.
В’язкістно-гравітаційний режим – вільна конвекція впливає на тепловіддачу, має місце при ламінарному режимі руху рідини
Re < 2300, Gr × Pr > 8 × 105.
При l/d ³ 50 el = 1 – поправка на гідродинамічну стабілізацію потоку; визначальний розмір – внутрішній діаметр труби, dвн., визначальна температура .
Турбулентний режим має місце при Re > 1×104
Для повітря Nu = 0,018 × Re0,8.
Перехідний режим має місце при 2300 < Re < 1×104
де hТ – поправка на степінь турбулізації потоку, визначається по рис. 8.1.
Рис. 8.1. Залежність h т = f (Re) для перехідного режиму.
![]() | – критерій Нусельта – критерій Рейнольдса – критерій Прандтля – критерій Грасгофа – коефіцієнт температурного розширення |
8.1.2. Тепловіддача при вільній конвекції
Вертикальна стінка (Gr × Pr) р = 1×103 ¸ 1×109 - ламінарний режим
- турбулентний режим
Перехідний режим має місце при 109 < (Gr×Pr) < 6×1010
Визначальний розмір - висота стінки, l = Н с;
визначальна температура – температура рідини вдалині від стінки t = t р .
У наведених рівняннях
Горизонтальна труба, (Gr×Pr) = 1×103 ¸ 1×109
де dз – зовнішній діаметр труби.
Дане рівняння справедливе і для горизонтальних плит, якщо плита повернута гарячою поверхнею уверх, то a збільшується на 30%, униз – зменшується на 30%. Визначальний розмір – менша сторона плити.
У вузьких каналах і щілинах
де l е – еквівалентний коефіцієнт теплопровідності, Вт/м×К;
l – коефіцієнт теплопровідності середовища між стінками, Вт/м×К;
eк – поправка, що враховує виникнення конвективних токів у щілині;
визначальний розмір – ширина щілини, l =d;
визначальна температура tр =0,5(tс 1 + tс 2 );
tс 1 , tс 2 – температура поверхонь щілини.
8.1.3. Тепловіддача при поперечному обтіканні пучків труб
а б
Рис. 8.2. Розташування труб у пучку:
а – коридорний; б – шаховий; S 1 – поперечний крок, S 2 – повздовжній крок.
Критеріальне рівняння для ряду пучка:
Шаховий пучок: c = 0,41; n = 0,6; при
;
При ;
Коридорний пучок: c = 0,26; n = 0,65;
e i: для першого ряду e i = 0,6; другого - e i = 0,7; третього і наступних e i = 1.
Середній коефіцієнт тепловіддачі a для пучка
.
У критеріальних рівняннях ;
;
w – швидкість теплоносія у найбільш вузькому перерізі.
Визначальна температура tр =0,5(tр 1 + tр 2 ); визначальний розмір – зовнішній діаметр труби dз.
8.1.4. Тепловіддача ребристих поверхонь
Критеріальне рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі
Справедливе при Re = 3 × 103 ¸ 2 × 104; ;
де b – крок ребра, d – зовнішній діаметр труби, м;
h – висота ребра, м;
l – коефіцієнт теплопровідності газу;
визначальна температура t =` t г (` t г – температура газу).
Коридорний: ребра круглі с = 0,104, m = 0,72
ребра квадратні с = 0,096, m = 0,72
Шаховий: ребра круглі с = 0,223, m = 0,65
ребра квадратні с = 0,205, m = 0,65
Коефіцієнт a, віднесений до ребристої поверхні називається приведеним
де q 1 – різниця між температурою труби і повітрям, оС.
q 0 - різниця між температурою ребра і повітрям, оС.
; j - визначається за графіком.
Рис. 8.3. Графік для визначення коефіцієнта j у тепловому розрахунку поверхні з круглими ребрами.
Q = kp.c. × Fp.c. (` t 1 –` t г); Fp.c. = Fp + Fn,
де Fp.c. – повна поверхня ребристої стінки,
Fp – поверхня ребер на 1м довжини.
![]() ![]() | ![]() |
8.1.5. Тепловіддача при конденсації
Конденсація на вертикальних поверхнях
Re < 1600; Re = 3,8 × Z0,78;
число Рейнольдса
приведена висота
різниця температур D t = tн – tс;
визначальний розмір l = H;
a – середній по довжині коефіцієнт тепловіддачі.
При Re > 1600
Конденсація на горизонтальних трубах
Re = 3,25 × z 0,75;
де R – радіус труби; a – середній по периметру коефіцієнт тепловіддачі.
Значення і
для водяної пари наведені в табл.19 додатку.
8.1.6. Тепловіддача при кипінні
Кипіння у великому об’ємі та при природній циркуляції в трубах критерій кипіння K = 0,05 ¸ 40; Pr = 0,5 ¸ 100.
Критеріальне рівняння Nu = 75 × K0,7 × Pr-0,2;
визначальна температура - температура насичення t = tн;
визначальний розмір , м
де d o – відривний діаметр парової бульбашки, f – частота відриву бульбашок; w '' – швидкість росту бульбашки на гріючій поверхні.
При Pн = 105 Па для води w '' = 0,155; для етилового спирту w '' = 0,119; для бутилового спирту w '' = 0,111; для бензолу w '' = 0,1; для фреону w '' = 0,064.
Для тисків, що відрізняються від Pн = 105 Па
де w ''1 і r ''1 – значення при Рн =105 Па, p1= Р 1/ Ркр; Р 1=105 Па.
Для різних рідин w '' = 0,36 × 10-3 × p -1,4, p = 0,1 ¸ 0,4; p = Р/Ркр;
Ркр – критичний тиск.
При вимушеному руху киплячої рідини розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі ведеться за умовами:
при aq / aw < 0,5 приймається a = aw
при 0,5 < aq / aw < 2 приймається
при aq / aw > 2 приймається a = aq,
де aq – кипіння без вимушеного руху;
aw - при конвективному теплообміні однофазної рідини
aq ® Nu = 75×K0,7×Pr-0,2;
aw ® Nu = 0,021×Re0,8×Pr0,43(Prр/Prc)0,25, якщо рух турбулентний.
Наведені співвідношення справедливі для води при Р =1·105÷86·105 Па і швидкостях від 0,2 до 6,7 м/с, β <70%.
При розвиненому пузирковому кипінні в умовах направленого руху рідини в трубах коефіцієнт тепловіддачі може бути розрахований за формулою [17]
де ;
; «к», «б. к» - відповідно кипіння та без кипіння.
Для області режимних параметрів, що визначаються умовами
К ω · К s1/3 ≤ 0,4 · 10-5,
К ω = q /(r · ρ ''· w); К s = r / cp · T н, в умовах турбулентного руху число Нуссельта без кипіння рекомендується розраховувати за формулою
Nu = 0,023·Re0,8·Pr0,4
В такому разі Nu к = Nu б.к.
Якщо добуток нерівності має зворотній знак, то розрахунок ведеться за формулою, [17].
Для області режимних параметрів, де коефіцієнт тепловіддачі не залежить від об’ємного паровмісту β у критерії підставляється швидкість циркуляції w 0 , а там, де α залежить від β підставляється середня істинна швидкість рідинної фази w '= w 0/(1- х), де х – масовий паровміст. Швидкість циркуляції – це швидкість рідини в перерізі каналу, що відповідає початку пароутворення.
Для труб, діаметр яких суттєво більший або менший 16 мм відношення α к /αб.к необхідно помножити на (d /16)0,2.
Для пузирчастого кипіння чистих рідин і розчинів у вертикальних кип’ятильних трубах в умовах природної циркуляції при деякому оптимальному рівні киплячої рідини коефіцієнт тепловіддачі визначають по рівнянню,
,
де ρ 0 – густина пари при атмосферному тиску Р =0,1 МПа;
q – густина теплового потоку, Вт/м2.
Фізичні константи, що входять в рівняння визначається по температурі кипіння.
При кипінні R22 на ребристих трубах коефіцієнт тепловіддачі визначається за формулою
α = αетε пр ,
де αет= 568Δ t 0,82 pн 0,45 (pн – тиск насичення).
При q =(2÷6)·103 Вт/м2 прийняти ε пр =1.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 652 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!