Теплообмен при ламинарном течении жидкости в трубах
Интенсивность теплообмена в прямых гладких и круглых трубах может изменяться в широких пределах и зависит от скорости движения потока. Течение жидкости в трубах может быть ламинарным и турбулентным. О режиме течения судят по величине критерия Рейнольдса. Если Re < 2300, то течение будет ламинарным.
При ламинарном движении большое значение приобретает естественная конвекция. Наличие ее меняет закон распределения скорости по сечению и интенсивность теплообмена. Если при ламинарном движении отсутствует естественная конвекция, то передача теплоты к стенкам канала осуществляется только теплопроводностью. С появлением свободного движения теплота передается не только теплопроводностью, но и конвекцией.
Влияние конвекционной передачи теплоты будет возрастать с увеличением температурного напора. Коэффициент теплоотдачи изменяется по длине канала. Он будет иметь большее значение у входа в канал и стабилизируется на расстоянии от входа, равном 50d.
Для определения среднего по длине коэффициента теплоотдачи при ламинарном режиме течения жидкости в прямых трубах академик М. А. Михеев рекомендует следующую расчетную формулу:
. (5.6)
Для воздуха эта формула упрощается и принимает вид
. (5.7)
По этим уравнениям определяют критерий Нуссельта, а по нему коэффициент теплоотдачи
, (5.8)
где за определяющую температуру принята средняя температура жидкости, за определяющую скорость – средняя скорость жидкости в трубе, за определяющий размер – диаметр круглой трубы или эквивалентный диаметр трубы любой формы.
Эти формулы дают среднее значение коэффициента теплоотдачи при l > 50d. Они применимы для любой жидкости и наиболее полно учитывают влияние естественной конвекции и направление теплового потока.
Для труб, имеющих l < 50d, следует значение , вычисленное по формулам (5.6) и (5.7), умножить на средний поправочный коэффициент , взятый из справочных таблиц.
Направление теплового потока учитывается отношением . Для воздуха и двухатомных газов критерий Прандтля практически не зависит от температуры, а поэтому
.
Дата добавления: 2015-09-02; просмотров: 1607;