Теплоотдача в ограниченном пространстве

Процесс рассчитывается по уравнениям теплопроводности, но при этом вводится понятие эквивалентной теплопроводности

_{экв =} _ж  _к,

где: - коэффициент конвекции, который учитывает влияние конвек­ции. При вычислении чисел подобия за определяющий размер принята толщина зазора , а за определяющую температуру средняя температура t_ср = (t_c1 +t_c2)/2

если Gr  Pr < 10³, то _к = 1

если 10³ <Gr  Pr< 10⁶, то _к = 0.105  Grs_,ср^0.3  Pr_ср^0.3

если 10⁶ <Gr  Pr< 10¹⁰, то _к = 0.4  Grs_,ср^0.2  Pr_ср^0.2

Вынужденная конвекция

Теплоотдача при омывании плоской поверхности

Характерный размер при определении среднего значения коэффициента теплоотдачи - длина поверхности в направлении движения потока l, а при определении локального коэффициента теплоотдачи - расстояние от входной кромки до точки, в которой оп­ределяется значение локального коэффициента теплоотдачи x. Опреде­ляющая температура - температура потока t_ж.

Если Re < 510⁵, то для определения локального коэффициента используется уравнение:

Nu_хж = 0.33  Re_хж^0.55  Pr_ж^0.33 (Pr_ж / Pr_с)^0.25

среднего коэффициента теплоотдачи :

Nu_lж = 0.66  Re_lж^0.5  Pr_ж^0.33  (Pr_ж / Pr_с)^0.25

Для воздуха Nu_lж = 0.57  Re_lж^0.5

если Re > 5  10⁵ то для определения локального коэффициента теплоот-

дачи

Nu_хж = 0.03  Re_хж^0.2 _  Pr_ж^0.43  (Pr_ж / Pr_c)^0.25

среднего

Nu_lж = 0.037  Re_хж^0.8 _ Pr_ж^0.43 (Pr_ж / Pr_c)^0.25

для воздуха

Nu_lж = 0.032  Re_lж^0.8

Теплоотдача при течении жидкости в трубах

Характерный размер - внутренний диаметр трубы. Если канал не круглого сечения, то d_пр = 4  S / P, где S - площадь сечения ка­нала, м², P - периметр, м. Определяющая температура t_ж - температура потока. Если труба согнута в змеевик, то вводится поправка _R, значение которой рассчитывается по формуле:

_R = 1 + 1.77 d_т / R _з

где d_т - диаметр трубы, м; R_з - радиус змеевика, м.

При 10 < Re < 10⁴ и l / d > 10

Nu_dж = 1.4 * (Re_dж (d/l))^0.4  Pr_ж^0.33  (Pr_ж / Pr_с)^0.25 _R

при Re > 10⁴

Nu_dж = 0.021  Re_dж^0.8  Pr_ж^0.43  (Pr_ж / Pr_с)^0.25 _R_l

для воздуха Nu_dж = 0.018  Re_dж^0.8_R_l

где _l - учитывает изменение коэффициента теплоотдачи по длине

трубы, если l/d > 50, то _l = 1, остальные значения можно найти из табл.3

Теплоотдача при поперечном омывании труб

Одиночная труба.

Характерный размер - наружный диаметр трубы d, определяющая темпе­ратура - температура потока t_ж.

Если Re_dж < 10³, Nu_dж=0.56  Re_dж^0.5 Pr_ж^0.36(Pr_ж /Pr_c)^0.25 _

Для воздуха : Nu_dж=0.49  Re_dж^0.5  _

При Re_dж >10³ Nu_dж=0.28 ^Re_dж^0.6  Pr_ж ^0.3 (Pr_ж/Pr_c )^0.25 _

Для воздуха Nu_dж = 0.245 Re_dж^0.6  _

_- поправочный коэффициент, учитывающий угол атаки  значение которого можно найти в табл.4

Таблица 3

Значения поправочного коэффициента _l

Redж	Отношение длины трубы к ее диаметру l /d
	1	2	5	10	15	20	30	40	50
104	1,65	1,5	1,34	1,23	1,17	1,13	1,07	1,03	1
5104	1,34	1,27	1,18	1,13	1,10	1,08	1,04	1,02	1
105	1,28	1,22	1,15	1,10	1,08	1,06	1,03	1,02	1
106	1,14	1,11	1,08	1,05	1,04	1,03	1,02	1,01	1

Таблица 4

Значения поправочного коэффициента _

Поправочный	Угол атаки, 
Коэффициент	90	80	70	60	50	40	30	20	10
	1	1	0.98	0.94	0.88	0.78	0.67	0.52	0.42

Пучки труб: Коридорные пучки

При Re_dж < 10³ Nu_dж = 0.56  Re_dж^0.5  Pr_ж^0.36  (Pr_ж / Pr_с)^0.25 _  _S

для воздуха Nu_dж = 0.49  Re_dж^0.5  _ _S

При Re_dж >10³ Nu_dж = 0.22  Re_dж^0.65  Pr_ж^0.3 (Pr_ж / Pr_с)^0.25  _ _S

для воздуха Nu_dж = 0.194  Re_dж^0.65  _  _S ,

где _S - поправочный коэффициент, учитывающий влияние относи­тельных шагов.

_S= (S₂ / d)^-0.15

где S₂ - расстояния между рядами труб в пучке.