§ 6.7. Теплообмен при вынужденной конвекции в каналах (внутренняя задача)

Формирование профиля модуля избыточной температуры в канале происходит согласно рис.6.11. Рассмотрим случай, где- участок стабилизированного течения;l_нт- участок тепловой стабилизации, который зависит от следующих характеристик:l_нт=f(_ж,Re,l_н, и т.д.), гдеl_н - участок гидродинамической стабилизации;t_ж0- температура жидкости на входе в канал;t_ж- температура в любом сечении канала.

Результаты исследований показали, что длина участка тепловой стабилизации определяется как

- для турбулентного режима;

- для ламинарного режима.

К

Рис.6.11.

оэффициент теплоотдачи определяется следующими расчетными формулами.

Задача 1. Ламинарный, труба, локальный a_x для сечения x (Re_жx < 10⁵):

(формула ЭНИН им. Г.М.Кржижановского).

Задача 2.Ламинарный, труба, средний.

Для следующего условия:

.

При формула приобретает вид

.

Задача 3.Турбулентный, труба, локальный_x (Re_ж,d> 210³):

, где _l определяется по табл.6.1.

З

Таблица 6.1

x/d	1	2	5	10	15
l	1,38	1,27	1,13	1,05	1,00

десь за определяющую температуру принята температура жидкости в данном сеченииx, а за определяющий размер - внутренний диаметр трубыd.

Задача 4.Турбулентный, труба, средний(Re_жd> 510³, 0,6 <Pr< 100):

,

где функция определяется из табл.6.2.

Таблица 6.2

Re	l
	L/d = 1	2	5	10	20	50
1104	1,65	1,50	1,34	1,23	1,13	1
2104	1,51	1,40	1,27	1,18	1,10	1
1105	1,28	1,22	1,15	1,10	1,06	1
1106	1,14	1,11	1,08	1,05	1,03	1

Все эти формулы можно считать справедливыми и для некруглых каналов, если принять значение эквивалентного диаметра d_э:

,

где F- площадь сечения канала; П_см - смоченный периметр.

Задача 5. Турбулентный, кольцевой канал:

.

Эта формула справедлива для

.

Общие контрольные вопросы к главе 6

1. В чем заключаются различия критериев перехода ламинарного режима течения в турбулентный для плоских и трубчатых элементов оборудования; их физический смысл и использование при проектировании оборудования?

2. Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи и отдаваемую охлаждающей водой мощность для кольцевого канала элемента оборудования, если известен расход воды и температура внутренней поверхности канала.

3. Как влияют параметры потока на длину участков тепловой и гидродинамической стабилизации при ламинарном изотермическом и неизотермическом течении в каналах?

4. Объяснить, почему в расчетных критериальных зависимостях в кольцевых каналах за характерный размер принимается разность внутренних и внешних диаметров.

84