Контрольные вопросы

1. Показать порядок расчета при выполнении простейшей модели реактора в масштабе 1:2 для обеспечения полного гидродинамического и теплового подобия.

2. Показать порядок расчета коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции. Привести схему расчета.

§ 6.5. Понятие о локальном (местном) и среднем коэффициенте теплоотдачи

Обозначения означают средний по длинеx, просто средний, средний по длинеlи средний по периметру коэффициент теплоотдачи.

Аналогично средний по длинеl.

Л

Рис.6.4.

окальный же коэффициент теплоотдачи ведет себя следующим образом (рис.6.4): на ламинарном участке падает, на переходном резко увеличивается, затем на турбулентном начинает снова слабо падать. Это соответствует поведению толщины пограничного слоя (рис.6.5) на плоской поверхности при продольном обтекании.

§

Рис.6.5.

6.6. Расчетные зависимости для конкретных геометрических случаев вынужденной конвекции (внешняя задача)

Задача 1. Ламинарный режим, плоская пластина, продольное обтекание.

- локальный;

- средний;

l- длина ламинарного участка.

Задача 2. Турбулентный режим, плоская пластина, продольное обтекание.

- локальный;

- средний.

Задача 3. Теплообмен при поперечном обтекании цилиндра.

В случае поперечного обтекания цилиндра различают уже не два режима течения, а четыре (рис.6.6), каждый из которых характеризуется своим диапазоном чисел Рейнольдса:

а) безотрывный режим (Re< 5);

б) с отрывом за цилиндром - два симметричных вихря (5 < Re < 10³);

в) с отрывом с наличием за цилиндром вихревой дорожки;

г

Рис.6.6.

) переход движения в турбулентную форму (Rе > 10⁵).

В

Рис.6.7.

случаях б) и в) происходит перестройка поля скорости вблизи точки отрыва и в этой точке возникает обратное движение и образование вихря. Схема отрыва пограничного слоя показана на рис.6.7.

Расчетные формулы

Расчетные зависимости для наиболее часто встречающихся режимов, из которых следует определять средний коэффициент теплоотдачи, приведены ниже.

для 5 < Re < 10³.

для 10³< Re < 210⁵ .

для 310⁵< Re < 210⁶.

Э

Рис.6.8.

ти формулы носят название формулы Жукаускаса. В них индексdозначает, что характерным размером выбран диаметрd.

Рис.6.8 описывает поведение локального коэффициента теплоотдачи _, отнесенного к среднему значению, в зависимости от угла. Для лобовой точки цилиндра= 0.

Задача 4. Коридорный и шахматный пучки труб:

а) коридорный пучок труб (рис.6.9) - скорость W рассчитывается по самому узкому сечению потока:i = 1,2,3... .

Для этого случая при 210²< Re < 210⁵, где,S₂- шаг между рядами;- для первого, второго, третьего рядов;

б) шахматный пучок труб (рис.6.10) - скорость W рассчитывается по самому узкому сечению потока.

д

Рис.6.9.

Рис.6.10.

ля этого случая при 210²< Re < 210⁵

,

где при;при;для 1, 2, 3 рядов.

Контрольные вопросы

1. Объяснить особенности изменения коэффициента теплоотдачи по длине при набегании потока на плоскую стенку, влияние конструктивных и режимных параметров.

2. Объяснить причины неравномерности температуры по длине плоского подложкодержателя при продольном обтекании его потоком газа, хотя нагреватель обеспечивает равномерное тепловыде- ление.

3. Объяснить, почему в случаях расчета теплоотдачи для газов (в отличие от жидкостей) часто не учитывают поправку на неизотермичность потока вблизи стенки. В чем смысл этой поправки?

4. Провести расчет мощности и температуры нагревателя, обеспечивающего нагрев на внешней поверхности длинного плоского подложкодержателя, обтекаемого продольным потоком газа с большой скоростью. Нагреватель располагается на нижней поверхности подложкодержателя с идеальным тепловым контактом.

5. Чем определяются особенности теплоотдачи при поперечном обтекании пучка труб?