3.2. Теплоотдача при течении жидкости в трубах некруглого поперечного сечения и в изогнутых трубах

Расчет теплоотдачи в трубах некруглого поперечного сечения с точностью до 10 % при Pr_ж > 0,6 и Re > 7000 можно вести по формулам (22) и (24), подставляя в них значение гидравлического эквивалентного диаметра d_эк (23). При турбулентном течении жидкости расчет теплоотдачи в каналах прямоугольного (отношения сторон a/b = 1 - 40) и треугольного сечений можно производить с помощью эквивалентного диаметра. Этот метод расчета непригоден при ламинарном режиме течения.

Средние коэффициенты теплоотдачи при турбулентном течении в кольцевой щели следует определять по формуле:

, (25)

здесь в и Re_ж в качестве определяющего размера вводится величина

d_эк = d₂- d₁, м, где d₁ – внутренний диаметр кольцевого канала, м; d₂ – его внешний диаметр, м.

В технике встречаются теплообменные аппараты, в которых один из теплоносителей протекает в изогнутом канале. В этом случае в изогнутом канале теплоотдача выше, чем в прямых участках труб.

Если Re_ж < Re_кр′, то в винтовых змеевиках имеет место ламинарное течение без вторичной циркуляции; при Re_кр′ < Re_ж < Re_кр″ – ламинарное течение со вторичной циркуляцией; при Re_ж > Re_кр – турбулентное течение при наличии вторичной циркуляции. В данном случае при d/R > 8∙10^-4 для определения Re_кр′ предложена формула :

(26)

а для определения Re_кр″– формула

, (27)

где d – внутренний диаметр трубы, м;

R – радиус закругления змеевика, м.

При Re_кр′ < Re_ж < Re_кр″ для расчета коэффициента теплоотдачи можно использовать уравнение (22). Если же Re_ж > Re_кр″, то расчет ведется также по формуле (22), но полученное значение коэффициента теплоотдачи умножается на _изг, который для винтовых змеевиков определяется по уравнению:

(28)

3.3. Теплоотдача при поперечном обтекании пучка гладких труб

^{Чаще всего в технике встречаются два основных типа трубных пучков: коридорный и шахматный.}

^{При смешанном режиме движения жидкости при Re}_ж ^{от 103 до 105 коэффициент теплоотдачи определенного ряда пучка определяется по уравнению}

^{, (29)}

^{где для шахматных пучков С = 0,41 и n = 0,60 и для коридорных С = 0,26 и n= 0,65. Здесь определяющий размер – внешний диаметр труб пучка d, м. Скорость жидкости в критерии Re}_ж ^{подсчитывается по самому узкому поперечному сечению ряда пучка.}

^{Поправочный коэффициент }_i ^{учитывает изменение теплоотдачи в начальных по ходу потока рядах труб. Для труб первого ряда любого пучка коэффициент }_I ^{= 0,60. Для труб второго ряда в коридорных пучках }_I ^{= 0,90, а в шахматных пучках }_I ^{= 0,70. Для третьего и последующих рядов трубных пучков }_I^{= 1,0.}

^{Поправочный коэффициент }_s ^{учитывает влияние относительных шагов S}₁^{/d и S}₂^{/d на теплообмен. Здесь S}₁ ^{– поперечный шаг – между осями труб в направлении, поперечном потоку жидкости, м; S}₂ ^{– продольный шаг – расстояние между осями соседних двух рядов труб, расположенных один за другим в направлении течения жидкости, м.}

^{Для коридорного пучка }_{s =} ^(S₂^/d)-0,15.

^{Для шахматного пучка}

^{при S}₁^/S₂ ^{< 2 - }_s^=(S₁^/S₂^)0,167

^{при S}₁^/S₂ ^{≥ 2 - }_s^=1,12.

^{Изменение теплоотдачи при изменении угла атаки, когда  < 90о, учитывается поправочным коэффициентом }_^{Значения }_^{в зависимости от угла атаки приведены в табл. 5.}

^{Таблица 5}

^{Значения   f}

	90	80	70	60	50	40	30	20	10
	1	1	0.98	0.94	0.88	0.78	0.67	0.52	0.42

^{При ламинарном режиме течения жидкости при Re}_ж ^{< 103 коэффициент теплоотдачи определенного ряда любого пучка определяется по уравнению}

⁽³⁰⁾

^{Определяющая температура, размер и скорость движения жидкости здесь выбраны аналогично формуле (29).}

^{В турбулентной области при Re}_ж ^{> 2∙105 теплоотдача глубинных рядов шахматного и коридорного пучков рассчитывается по формуле}

⁽³¹⁾

^{Если требуется определить средний коэффициент теплоотдачи всего пучка в целом, то это нужно сделать следующим образом:}

^{, Вт/(м2∙К), (32)}

^{где }₁^,_^{}_n ^{– коэффициенты теплоотдачи соответствующих рядов;}

^F₁^{, F}₂^{,… F}_n ^{– поверхности теплообмена всех трубок в ряду.}

^{В решении вопроса выбора движения теплоносителя относительно поверхности теплообмена при наружном омывании пучка труб нужно руководствоваться следующим правилом: при отношении выгодное продольное, а при - поперечное омывание.}