5.2.8. Теплообмен на регуляторах расхода газа

Конвективный теплообмен на регулирующих расход элементах определяют, как правило, экспериментально ввиду трехмерного характера, обтекания, наличия зон отрывного течения, влияния турбулентности потока и других факторов.

Сравнение данных по теплообмену на оси вращения регулятора с теплообменом на цилиндре в неограниченном потоке при Re_d=4,26*10показывает, что наблюдается некоторое качественное совпадение в распределении чисел Нуссельта по поверхности цилиндра и регулятора. Максимальные значения коэффициентов теплообмена на регуляторе превышает эти значения на цилиндре примерно на 40% (рис. 5.16).

Интенсификация теплообмена в критической точке регулятора вызвана влиянием турбулентности ядра потока: на слоистое течение в пограничном слое накладываются пульсационные составляющие внешнего течения, и происходит дополнительный перенос импульса и теплоты на стенку [40]. Турбулентность ядра потока характеризуется интенсивностью

и продольным интегральным масштабом L_T —, где R — корреляционная функция.

П. Кубешом получено выражение поправочного множителя, учитывающего влияние интенсивности и масштаба турбулентности набегающего на цилиндр потока на теплообмен в критической точке:

;

.

Обобщение критериальных зависимостей для расчета значений поправочного множителя к теплообмену в окрестности критической точки в плоских и осесимметричных течениях выполнено в работе С.С. Ченцова*. Определяющим в интенсификации теплообмена выбран критерий

,

где =dU_ejdx; _о — толщина пограничного слоя в критической точке при Ти=0.

Установлено, что существует критическое значение =0,5...0,8 и при_T<отсутствует интенсификация теплообмена(К_Ти=1). Предложены зависимости для практических расчетов

К_Ти=1; < 0,64;

К_Ти =1+0,254 (_т-0,64; = 0,64-3,0;

К_Ти = 0,8;;>3,0.

*ЧенцовС.С. Влияние турбулентности на теплообмен в окрестности крити­ческой точки // МЖГ, 1983, № 6. С. 52-59.

Рис. 5.16. Теплообмен на цилиндре в свободном потоке

5.2.9. Теплообмен в многофазных течениях

В многофазных течениях к поверхности тела поступает тепловой поток от газовой фазы и тепловой поток от осаждающихся частиц кон­денсата

,

где - массовая скорость турбулентного осаждения частиц; т— массовая скорость инерционного осаждения частиц, определяемая расчетами по моделям многофазных течений; К— коэффициент аккомодации при переносе тепла осевших частиц кондукцией; К—коэффициент аккомодации кинетической энергии инерционно осаждающихся частиц.

Типичный вид множителя для коррекции на двухфазность для зна­чения коэффициента теплообмена в однофазной среде согласно B.C. Но­сову следующий:

K_z=1+ARe^mzⁿ₁,

где А=0,0246; т=-0,3; п=2,45.

Эксперименты выполнены с частицами графита диаметром 0,0103 мм в диагнозе чисел Re=(8...23)•10³; ;;. В опытах значения концентраций составили =25...60(z=0,96...0,985).

Эмпирическая зависимость интенсификации теплообмена при течении газовзвеси в трубах согласно А.С. Сукомелу имеет вид

.

Эксперименты выполнены с частицами графита диаметром 0,065...0,29 мм и окиси алюминия диаметром 0,07 мм в диапазоне чисел Re=(8…35)•10³, значения z₁ составляли 3...40(z=0,75...0,975). Для значения d=0,130...0,290 мм предложены значения А=0,35; m=0,4; n=0,26; для мм -;т=0,045; п=0,33.