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 ³ Reкр2 » 104 . При числах Рейнольдса от 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 |
æ |
d ö1 3 |
|
-0,14 |
|
|
|
Nu = 1,55 ×çRe× |
|
÷ |
(hc |
hж ) |
. |
|
|
|||||
|
è |
l ø |
|
|
|
|
Определяющим линейным размером является внутренний диаметр трубы; определяющей температурой принята
температура t = tc ± Dtл |
2 |
(знак минус при нагревании и |
плюс при охлаждении); Dtл |
– 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 Nu = 0,5 Re0 ,5 Pr0 ,38 (Prж 
Prc )0 ,25 ;
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 |
Rе > 4·104 Nu = 0,037 × Re0 ,8 × Pr0 ,33 × (Prж / Prс )0 ,25
Теплообмен при кипении однокомпонентной жидкости
В практических расчетах пузырькового кипения воды удобно пользоваться следующими уравнениями:
a = 4,38 × q0 ,7 × p0 ,15 ;
a = 106 × Dt 2,33 × p0 ,5 .
При пленочном кипении средний коэффициент теплоотдачи определяется следующим образом:
на вертикальной поверхности
|
|
|
a = 0,667 × 4 |
l3п × r ×rп × (r - rп )× g |
|
hп × Dt × h |
||
|
на горизонтальном цилиндре
a = 0,53 × 4 |
l3п × r ×rп × (r - rп )× g |
|
hп × Dt × 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 ×l 3 × r (n × a × cP × Dt )= g ×l 3 × r ×r (n × l × Dt ) 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 ×l 3 × r (n × a × cP × Dt )= g ×l 3 × r ×r (n × l × Dt ) критерий
конденсации; r – теплота конденсации,