2.3.2 Сұйықтын еріп және еріксіз қозғалыс кезіндегі жылу алмасуы

сұйық құбырда турбуленттілік қозғалыста болған кезде (r_есd>10⁴), егер l/d>50 болғанда орта жылу беру коэффициенттін анықтау үшін м.а. михеев мына теңдеуді қолдануды усынады

=0,021 r_есd^0,8р_rқd^0,43 (р_rс/ р_rқ )^0,25 (2.3.10)

ауа үшін (p_r =0,7), бұл формула былай ықшамдылады:

=0,018 r_еcd^0,8 (2.3.11)

температураны анықтау үшін, ағынның орта температурасын, ал құбырдың өлшемін анықтауда оның диаметрін d қабылдайды

(2.3.10) және (2.3.11) формулалары мына шамалдарда қолданылады:

r_еcd=1*10⁴ …5*10⁶ және р_rс=0,6…2500.

құбырдың өлшемі l/d<50 болса, жылу беру коэффициенті жоғары болады, онда (2.3.10) және (2.3.11) формуладағы α мәнін орта тузету коэффициентке көбейту керек, ал оның мәні кестеде келтірілген.

егер құбыр ішінде ламинарлық қозғалыс орныққан болса, орта жылу беру коэффициентін анықтау үшін михеев м.а. мына формуланы ұсынады

=0,15 r_еcd^0,33р_rcd^0,43 (р_rc/ р_rқ )^0,25 (2.3.12)

суйықтын тұтқырлық ағыны ламинарлық режімге сәйкес, еркін конвекция болмайды. бұл режімде құбыр қабырғасында жылудың берілуі, жылу өткізгіштік қасиеттімен беріледі. егер g_r p_r>8*10⁵ – болса тұтқырлы - гравитациалы режім болады.сұйықтың еріксіз қозғалуы, еркін конвекциалы қозғалысымен бірге өтсе – гравитациалы режімде болғаны.

михеев м.а. гравитациалы режім үшін, құбырдағы жылу беру коэффициентін анықтау үшін мына формуланы ұсынады

=0,15 r_есд^0,33р_rсд^0,43 g_rс^0,1 (р_rс/ р_rқ )^0,25 (2.3.13)

ауа үшін бұл формула төмендегіше болады

=0,13 r_есд^0,33 g_rс^0,1 (2.3.14)

(2.3.10) … (2.3.14) теңдеулермен нуссельт саны және сонымен орта жылу беру коэффициенті анықталады

= * λ/d

әдебиеттер:

2.4.1 Жазық қабырғаның жылу өткізгіштігі

бір ортадан (ыстық) екінші ортаға салқын, бір немесе көп қабатты кез келген қабырғалар пішімі арқылы жылудың берілуін, жылу беріліс деп атайды.

жылу беріліс - өте ыстық суйықтықтың қабырғаларға берілуінен, қабырғаның жылу өткізгіштігінен және қабырғалардан салқын ортаға берілуінен тұрады.

жазық бір қабатты қабырға арқылы жылу берілісті (2.3 – сурет) қарастырамыз

2.3- сурет

суретте қабырға қалыңдығы д және қабырғаның жылу өткізгіштік коэффициенті л, бір келкі жазық қабырға көрсетілген. қабырғаның бір жағында ыстық орта т_с1 температурада, екінші жағында т_с2 температуралы салқын орта бар. қабырға бетінің температурасы белгісіз олар т_қ1 және т_қ2 әріптермен белгіленген. жылу беру коэффициенттерінің қосынды мәндері, ыстық жағында б₁, ал салқын жағында б₂–ге тең.

берілген шартқа байланысты жазық қабырға арқылы сұйықтықтың ыстық температурадан салқын температурада берілуіндегі меншікті жылу ағынын q және қабырға бетінің температурадаларын табу керек т_қ1 т_қ2

бірінші буын – жылу конвекция бойынша ыстық жылу көзінен қабырғаға берілгендігі меншікті жылу ағынының тығыздығы ньютон-рихман теңдеуімен анықталады

q=б₁ (t_с1-т_қ1), (2.3.1)

мұндағы б₁ ыстық сұйықтан қабырғаға жылу беру коэффициенті, барлық жылу алмасудың түрлерін есепке алатын.

екнші буын – қабырға арқылы жылу өткізу, бұл жағдайда жылу ағынының тығыздығы фурье теңдеуімен анықталады

q= (т_қ1-т_қ2). (2.3.2)

үшінші буын – жылуды конвекция арқылы қабырғаның екінші бетінен салқын сұйыққа беру. бұл жағдайда жылу ағынының тығыздығы ньютон-рихман формуласымен анықталады.

q= б₂ (т_қ2 –т_с2) (2.4.3)

(2.4.1), (2.4.2), (2.4.3) теңдеулерінен температуралық арындар анықталады.

т_с1-т_қ1=q/б₁

т_қ1-т_қ2=q*д/л (2.4.4)

т_қ2-т_с2=q/б₂

осылардың бәрін қосып толық температуралық арынды аламыз.

т_с1-т_с2=q(1/б₁+д/л+1/б₂), (2.4.5)

осыдан жылу ағынының мәнін анықтаймыз

q= (т_с1-т_с2)=к(т_с1-т_с2)=т_с1-т_с2/r. (2.4.6)

жылу беріліс коэффициенттің мәні төмендегіше

к= (2.4.7)

жылу беріліс коэффициентінің кері шамасы, жылу берілістің толық термиялық кедергісі деп аталады. (2.4.7) теңдеуінен бұл шама мынаған тең:

к=1/к=1/б₁+д/л+1/б₂ , (2.4.8)

мұндағы r_б1=1/б₁ – ыстық жылу көзі, жағынан жылу берудің жеке термиялық кедергісі;

r_л=д/л - қабырғаның жеке жылу өткізгіштік термиялық кедергісі.

r_л2 = 1/ - салқын жылу тасымалдау жағындағы жылу берудің жеке термиялық кедергісі.

(2.4.6) теңдеуі бір қабатты жазық қабырғаның жылу беріліс теңдеуі болып септеледі.

жылу беріліс коэффициенті к жылу берілістің қарқындылығын сипаттайды, вт/(м² к)

к-ны анықтау үшін және алдын ала табу керек, себебі олар конвекциялы және сәулелі жылу алмасуды ескереді.

т_қ1 және т_қ2 температуралары (2.3.4) теңдеуінен q-ды табқаннан кейін анықталады.

көп қабатты қабырға , , ... - n қабаттардың қалындықтарынан , ... - n қабырғалардың жылу өткізгіштік коэффициентерінен тұрады. бұл кезде меншікті жылу ағынның тығыздығы мынаған тең.

= k (т_с1-т_с2) = , (2.4.9)

мұндағы r – жылу берілістің жалпы термиялық кедергісі ол мынаған тең

(2.4.10)