Теплообмен при поперечном обтекании одиночной трубы
Процесс теплоотдачи при поперечном потоке жидкости, омывающей одиночную круглую трубу, характеризуется рядом особенностей.
Плавное, безотрывное омывание поверхности цилиндра наблюдается только в лобовой части (примерно 160-170°); вся остальная поверхность трубы находится в вихревой зоне (рис. 5.1).
170
Рис.5.1
При большой степени турбулентности потока происходит уменьшение вихревой зоны за цилиндром и обтекание его улучшается. В соответствии с такой картиной движения жидкости меняется коэффициент теплоотдачи по окружности трубы. В лобовой части трубы теплоотдача имеет наибольшее значение, так как пограничный слой имеет наименьшую толщину. По мере движения жидкости вдоль поверхности толщина пограничного слоя увеличивается и достигает максимального значения у экватора (рис. 5.2). Благодаря увеличению толщины пограничного слоя коэффициент теплоотдачи уменьшается и у экватора достигает наименьшего значения. За экватором, в кормовой части цилиндра, происходит разрушение пограничного слоя, толщина его уменьшается, а коэффициент теплоотдачи увеличивается, достигая снова максимального значения при . Описанная картина справедлива для значений чисел Рейнольдса, равных .
График отношений коэффициента теплоотдачи:
1,8
1,6
1,4
Сечение трубы 1,2
Экватор
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0 30 60 90 120 150 180
Рис. 5.2
Из опыта следует, что величина теплоотдачи по окружности зависит от скорости, характера и направления потока жидкости, температуры и диаметра трубы, от направления теплового потока, от внешних тел, изменяющих степень турбулизации потока, и т. п.
Для одиночной трубы рекомендуются следующие формулы:
– при
; (5.15)
– при
. (5.16)
Для воздуха эти формулы упрощаются:
– при
; (5.17)
– при
. (5.18)
В этом случае при вычислении критериев подобия за определяющий линейный размер принят внешний диаметр трубы; за определяющую температуру – средняя температура жидкости; скорость отнесена к самому узкому сечению канала.
Дата добавления: 2015-09-02; просмотров: 1581;