Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Основные критерии подобия теории теплообмена






 

Коэффициент теплоотдачи через стенку трубы определяется следующими безразмерными критериями:

Re – критерий Рей­нольдса;

Рг – критерий Прандтля;

Nu – критерий Нуссельта.

 

Критерий Рей­нольдса Re является критерием режима течения. Он характеризует гидродинамический режим потока (в частности, турбулентность), определяя соотношение сил инерции и сил моле­кулярного трения в потоке.

 

где w — скорость потока, м/с;

dB — определяющий геометрический размер (внутренний диа­метр трубы), м;

ν — коэффициент кинематической вязкости, м2/с.

 

При числах Рейнольдса меньше 2200 — течение ламинарное, частицы воды движутся параллельными струйками и передача тепла внутри потока осуществляется только за счет теплопровод­ности.

При значениях Re> 2200 течение воды из ламинарного пере­ходит в турбулентное и при Re≥ 10000 является развитым турбу­лентным, когда происходит интенсивное перемешивание частиц воды внутри потока и перенос тепла этими частицами, т. е. осу­ществляется конвективный теплообмен.

 

Пример. Оценим характер течения воды в трубах конденсатора при dв=0, 0165 м; w=2 м/с; средней температуре воды tв=25°С; коэффициенте кине­матической вязкости (см. табл. 4 [1]) ν =0, 916·10‑ 6 м2/с.

следовательно, течение воды является развитым турбулентным; ско­рость воды, при которой Re=2200, составляет 0, 122 м/с, при меньшей ско­рости течение воды в трубах ламинарное. Развитое турбулентное движение (Re≥ 10000) будет при скорости воды, большей 0, 555 м/с.

 

Критерий Прандтля Pr является критерием подобия температурных и скоростных полей и зависит от физических свойств теплоносителя:

 

где — коэффициент кинематической вязкости, м2/с;

μ — коэффициент динамической вязкости, Па·с;

ρ — плотность, кг/м3;

— коэффициент температуропроводности, м2/с;

λ — коэффициент теплопроводности среды, Вт/(м ·K);

сp — удельная теплоёмкость при постоянном давлении, Дж/(кг·К).

 

Критерий Нуссельта Nu является безразмерным коэффициентом теплоотдачи. Он характеризует связь между интенсив­ностью теплоотдачи и температурным полем в пограничном слое потока.

где α — коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к охлаждаю­щей среде, отнесенный к внутренней поверхности трубы, Вт/(м2·K);

dB — определяющий геометрический размер (внутренний диа­метр трубы), м;

λ — коэффициент теплопроводности воды, Вт/(м ·K).

 

 

На основании анализа и обобщения многих исследований для гладких прямых труб при вынужденном турбулентном движении (Re≥ 10000) М. А. Михеев [2] приводит следующую, получившую широкое применение, зависимость:

(27)

Это выражение справедливо при отношении длины трубы к ее диаметру более 50, что для судовых ТА как правило удовлет­воряется. За определяющую температуру при вычислении значений критериев Nu, Re и Рг принимают среднюю температуру теплоносителя, а при вычислении значения Ргст — температуру внутренней поверхности стенки трубы tст.в..

 

Зная Nu мы можем определить коэффициент теплоотдачи:

 

Пример. Определим коэффициент теплоотдачи α 2 при условиях, анало­гичных предыдущему примеру (w=2 м/с; tв=25°С; dв=0, 0165 м; Re=36000), и tст.в =30°С.

При tВ = 25°С Pr=6, 44 (см. табл. 4 [1]); λ =0, 568 Вт/(м·К), при tст.в=30°С Prст=5, 72.

 

При использовании приведенной зависимости необходимо знать темпера­туру стенки трубы tст.в , которая сама зависит от значения α 2. По­этому вести расчет приходится методом последовательных приближений.­ Чтобы избежать этого, для вычисления коэффициента теплоотдачи можно применять следующую формулу:

 

Nu = 0, 023Re0, 8Pr0, 4.

 

При разности температур tст - tв, не превышающей 5°С, рас-
хождение значений α 2, подсчитанных по данной формуле, со значениями, подсчитанными по формуле (27), не превышает 2%.

 


Поделиться с друзьями:

mylektsii.su - Мои Лекции - 2015-2024 год. (0.006 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал