Теплообмен при естественной конвекции
Для расчета коэффициента теплоотдачи в условиях естественной конвекции в большом объеме теплоносителя обычно пользуются критериальной зависимостью вида
Nu=C(Gr×Pr)n. (4.75)
Значения коэффицента С и показателя степени «n» в зависимости от произведения Gr×Pr приведены в табл. 4.3.
В качестве определяющей температуры принята средняя температура пограничного слоя:
, (4.76)
где tст — температура стенки, ˚С;
tж — температура жидкости (среды) на большом удалении от нагретого тела, ˚С.
По формуле (4.75) можно рассчитывать теплоотдачу от поверхностей практически любой формы: вертикальных и горизонтальных труб, шаров, вертикальных пластин (для горизонтальных труб и шаров определяющим линейным размером, входящим в критерии Nu и Gr, является диаметр d, для вертикальных труб и пластин — высота h). Более того, если значения коэффициента «С» увеличить на 30% по сравнению с приведенным в табл. 4.3, то формулой можно пользоваться и для расчета α от горизонтальной плиты, обращенной греющей стороной вверх. Если греющая сторона обращена вниз, то значение «С» следует уменьшить на 30%. В обоих случаях определяющим является наименьший размер плиты в плане.
Таблица 4.3
Значения величин С и n
| Условия движения | Gr×Pr | C | n |
| На горизонтальной трубе | 103…109 | 0,50 | 0,25 |
| Вдоль вертикальной стенки | 103…109 | 0,75 | 0,25 |
| Вдоль вертикальной стенки | свыше 1010 | 0,15 | 0,33 |
Довольно часто приходится рассчитывать теплообмен естественной конвекции в узких глухих каналах. Как показывает эксперимент, большинство случаев теплопереноса в таких условиях (даже не подобных — например, в вертикальных, горизонтальных, кольцевых щелях) можно приближенно объединить общей расчетной методикой. Среднюю плотность теплового потока q между поверхностями, разделенными прослойкой газа или жидкости толщиной δ, можно рассчитывать как в случае переноса теплоты теплопроводностью через плоскую стенку:
(4.77)
где tc1 и tc2 — большая и меньшая температуры ограждающих поверхностей;
λэ — эквивалентный коэффициент теплопроводности, учитывающий и конвективный перенос теплоты.
При (Gr×Pr)<103 естественную конвекцию можно вообще не учитывать, считая λэ=λж. При (Gr×Pr)>103 значение λэ становится заметно больше, чем λж, и рассчитывается по формуле λэ=εк×λж. Величина поправки на конвекцию определяется зависимостью
eк=0,18 (Gr×Pr)0,25. (4.78)
Определяющий размер при расчете Gr — толщина прослойки δ, а определяющая температура ― средняя между поверхностями:
tср=0,5 (tc1+tc2).
Дата добавления: 2015-10-13; просмотров: 770;