Эквивалентный диаметр

Во все формулы для определения величины теплового потока входит значение температуры жидкости, которая в большинстве случаев распределяется неравномерно как по сечению канала, так и по его длине. В связи с этим в технических расчетах под темпера­турой жидкости понимают среднюю температуру потока.

Если температура потока жидкости изменяется по се­чению и по длине канала, тогда усредненная температура потока по длине канала может быть определена по формуле

, (5.1)

где – средняя темпе­ратура стенки;

, – средняя температура жидкости на входе в ка­нал и на выходе.

В формуле (5.1) знак «плюс» берется при охлаждении жидкости, а знак «минус» – при её нагревании. Для простейших случаев, когда температура потока изменяется в небольших пределах, сред­нюю температуру можно определить как среднеарифметическую из крайних значений:

. (5.2)

Во всех нижеприведенных критериальных уравнениях для опре­деления коэффициента теплоотдачи всегда применяют среднюю скорость жидкости:

. (5.3)

Физические параметры капельных жидкостей и газов изменяют­ся с изменением температуры. Поэтому при обработке опытных дан­ных за определяющую температуру, при которой берутся значения физических величин, принимают среднюю температуру потока или стенки или среднюю температуру пограничного сдоя:

. (5.4)

При решении задач на определение коэффициента теплоотдачи всегда следует обращать внимание на то, какая температура для данного критериального уравнения принималась за определяющую.

В некоторые критерии подобия входит линейный размер, причем берут тот размер, которым определяется развитие процесса. Для труб круглого сечения таким определяющим линейным размером является внутренний диаметр трубы. Для каналов некруглого се­чения вместо диаметра берется, так называемый, эквивалентный ди­аметр

, (5.5)

где F – площадь поперечного сечения канала;

S – смоченный периметр сечения, независимо от того, какая часть этого

периметра участвует в теплообмене.

При поперечном обтекании трубы и пучка труб в качестве оп­ределяющего размера берется наружный диаметр трубы; при обте­кании плиты – ее длина по направлению движения потока. Вооб­ще при использовании критериальных уравнений всегда нужно об­ращать внимание на то, какой размер автор формулы ввел в крите­рии подобия в виде определяющего.