Конвективный теплообмен при вынужденном движении жидкости
Течение жидкости в трубах может быть ламинарным, переходным и турбулентным в зависимости от числа Рейнольдса. Ламинарное движение наблюдается при
Re Reкр1 2200. При Re 2200 возмущения потока
необратимо нарушают ламинарный режим движения и способствуют турбулизации потока. Однако турбулентное движение устанавливается при Re Reкр2 104. При числах Рейнольдса от 2,2 103 до 104 движение жидкости является
переходным от ламинарного к турбулентному.
Теплообмен при ламинарном движении жидкости в трубах
При ламинарном течении жидкости в трубах возможны два режима движения: вязкостный и вязкостно-гравитационный.
Вязкостный режим существует при (GrPr) < 8·105 , средний коэффициент теплоотдачи при этом режиме определяется из
уравнения |
|
d |
1 3 |
ж |
0,14 |
|
||
Nu 1,55 |
. |
|||||||
Re |
|
c |
|
|||||
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
Определяющим линейным размером является внутренний |
|
диаметр трубы; определяющей температурой принята |
|
температура t tc tл 2 |
(знак минус при нагревании и |
плюс при охлаждении); tл |
– средний логарифмический |
температурный напор. |
|
Вязкостно-гравитационный режим движения имеет место при (Gr∙Pr) >8·105, средний коэффициент теплоотдачи в этом случае определяется по формуле
Nu 0,15 Re0,33 Pr0,33 Gr Pr 0,1 Prж 
Prc 0,25 .
Теплообмен при турбулентном движении жидкости в трубах
Для определения среднего коэффициента теплоотдачи при развитом турбулентном движении обычно используется формула М. А. Михеева
Nu 0,021 Re0 ,8 Pr0 ,43 Prж 
Prc 0 ,25 .
В качестве определяющего линейного размера здесь принят внутренний диаметр трубы; определяющая температура – средняя температура потока.
Теплообмен при поперечном обтекании труб жидкостью
Для определения коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании одиночной трубы используют следующие
уравнения подобия:
при Re = 5 ÷103 |
Pr |
Pr 0,25 |
; |
Nu 0,5 Re0,5 Pr0,38 |
|||
|
ж |
c |
|
при Re = 103 ÷ 2·105
Nu 0,25 Re0,6 Pr0,38 Prж 
Prc 0,25 .
За определяющий линейный размер принят внешний диаметр трубы; за определяющую температуру – температура набегающего потока.
Теплообмен при продольном обтекании жидкостью плоской поверхности
Среднее значение коэффициента теплоотдачи при обтекании плоской стенки определяется из уравнения
Rе ≤ 4·104 |
Nu 0,66 Re0,5 |
Pr0,33 Pr |
/ Pr 0,25 |
||
|
|
ж |
|
с |
|
|
Nu 0,037 Re0,8 Pr |
0,33 Pr |
|
/ Pr 0,25 |
|
Rе > 4·104 |
|
|
ж |
с |
|
|
|
|
|
|
|
Теплообмен при кипении однокомпонентной жидкости
В практических расчетах пузырькового кипения воды удобно пользоваться следующими уравнениями:
4,38 q0,7 p0,15 ;
106 t 2,33 p0,5 .
При пленочном кипении средний коэффициент теплоотдачи определяется следующим образом:
на вертикальной поверхности
|
|
|
|
0,667 |
4 |
3п r п п g |
|
п t h |
|||
|
|
на горизонтальном цилиндре
0,53 |
4 |
3п r п п g |
|
п t d |
|||
|
|
Теплообмен при конденсации чистого пара
При соприкосновении пара со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения ts, пар конденсируется в зависимости от состояния поверхности стенки; образовавшаяся жидкость может принимать форму капель или пленки. В соответствии с этим конденсация пара называется капельной и пленочной.
для вертикальной стенки или трубы высотой h
Nu 0,42 Ко0,25 Prж 
Prc 0,25 ;
для горизонтальной трубы диаметром d
Nu 0,72 Ко0,25 Prж 
Prc 0,25 ,
где – Ko g l3 r
a cP t g l3 r t критерий
конденсации; r – теплота конденсации,
Теплообмен при конденсации чистого пара
При соприкосновении пара со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения ts, пар конденсируется в зависимости от состояния поверхности стенки; образовавшаяся жидкость может принимать форму капель или пленки. В соответствии с этим конденсация пара называется капельной и пленочной.
для вертикальной стенки или трубы высотой h
Nu 0,42 Ко0,25 Prж 
Prc 0,25 ;
для горизонтальной трубы диаметром d
Nu 0,72 Ко0,25 Prж 
Prc 0,25 ,
где – Ko g l3 r
a cP t g l3 r t критерий
конденсации; r – теплота конденсации,