32. Виды пучков труб и их основные характеристики. Теплоотдача при поперечном обтекании пучка труб.
В технике в различных теплообменах чаще применяют не одиночные,а трубные пучки. Основн.разновидностями трубных пучков являются коридорный и шахматный.
Интенсивная теплоотдача увеличивается начиная с 1-ого до 3 и далее стабилизируется. Увеличение коэффициента теплоотдачи связано с турбулиз.потока, вызванной обтеканием предшествующих рядов:
Для расчета теплообмена в трубных пкчках использ. ур-ие подобия(для3 и послед.рядов):
Nuf,d =с× Re f,d n×Pr f0,38× (Prf∕ Prw)0,25× εs
Для коридорного:с=0,26 , n=0,65; для шахматного: с=0,41, n=0,6
εs= f(S1,S2,d),где S1-поперечный шаг, S2-продольный, d-диаметр. Напр., коридорный εs=( S1 ∕ S2)1 ∕6
33.Теплоотдача при свободной конвекции.
Не побуждаемое принудительно движение жидкости(газа)называется свободной конвекцией. Оно возникает в системах, характеризующихся неодинаковым значением плотности ρ по объему и находящихся под воздействием гравитационного поля. Свободная конвекция приводит к достижению минимума характеристической функции системы-потенциальной энергии-относительно поверхности нулевого уровня. Термическая свободная конвекция- своб.конвекция, если возникновение неоднородного поля плотностей вызвано внесением в объем жидкости с температурой tf тверд.тела с темп-ой поверх-и tw (tw≠ tf). Уравнение распростр-я тепла в потоке имеет следующ.вид: (ω grad) tf=(λ∕сρ)×▼2 tf=a▼2 tf. Критерий Пекле – мера отношения кол-ва тепла, перенесенного конвекцией элемента жидкости, к кол-ву тепла, отданного при этом перемещении элемента определяющей его жидкости механизмом молекул-ой теплопровод-и: Pe=( ω ℓ 0)∕а.
Уравнение движения свободного потока представляет собой частный случай применения принципа Даламбера: F∆ρ+Fμ+F∆p+Fj=0
F∆ρ-вектор подъемной силы, Fμ-силы вязкостного трения, F∆p-силы,связанные с grad давления, Fj-силы инерции.
Подъемная сила F∆ρ=∆ρ×g, ∆ρ=∆V×ρ=β∆t×ρ, β=1∕V(δ V/δT)-коэффициент объемного расширения, ∆t= tw- tf-разность t нагретой стенки и жидкости.Для идеал.газа:pV=RTf,где β=1∕Tf. Сила вязкостного трения Fμ Fμ=μ▼2ω. Мера отношения важных для развития своб.конвекции F∆ρ и Fμ в качестве аргумента для описания теплообмена: 0(F∆ρ∕Fμ)=0(∆ρ×g∕ μ▼2ω)= β ρg∆ t ℓ 0∕ μω0. Интенсивность теплообмена Nu явл.функцией Pe и 0(F∆ρ∕Fμ).
Pe0(F∆ρ∕Fμ)= (ω0 ℓ 0 ∕а)× (β ρg∆ tℓ 02) ∕μω0=((βgℓ 03∆t) ∕аν) ×(ν∕ν)= (βg ℓ 03 ∆ t ∕ ν2) ×( ν ∕а)= Gr× Pr
Gr =(βg ℓ 03 ∆ t ∕ ν2)
Pr= ν ∕a-характеризует степень подобия распределения скорости и t в потоке.
Nu =(α∕ ℓ 0)∕λ=f(Gr,Pr), где α- коэф-т теплообмена, ℓ 0-размер тела. Nu=k(Gr× Pr)n Ct, где k, n- эксперим.числа. Ct-поправка на температурн. условия процесса. Для гориз.труб: при Gr× Pr=103…108 имеем k=0,5, n=0,25;для верт.труб: при Gr ×Pr=103…109, k=0,76, n=0,25 при Gr ×Pr >109 k=0,15 , n=0,33
34. Осн.Понятия и опр-ия лучистого теплообмена. Лучеиспускательная способность поверхности. Спектральная интенсивность излучения.
Теплообмен излучением относится к бесконтактным видам теплообмена,при котором носителями тепл.энергии являются электромагн.волны,длина волны которой теоретически может изменяться от 0 до ∞.
Классич.теория теплообмена изменением основана на феноменолог.подходе, согласно которому формулируются осн.постулаты. Теория лучистого теплообмена рассматривает весь спектр излучения,однако наибольший вклад в перенос тепл.энергии вносят электромагн.волны в диапазоне от λ=0,1…100мкм. Видимый спектр 0,4…0,8мкм.
Лучеиспускательн.способность поверхности- кол-во энергии, излучаемое единичной площадкой в единицу времени по всем направлениям полусферического пространства во всем диапазоне длин волн(и также называют плотностью полусферического излучения)(Е)
Спектральная интенсивность излучения-плотность полусфер излучения, отнесенная к данному диапазону длин волн: I=dE/dλ (Вт ∕м3)
Лучистая энергия, падающая на какую-либо поверхность,делится на 3составляющие: отраженная тепл.энергия (Аотр=Qотр ∕ Qпад), поглощенная(Апогл= Qпогл ∕ Qпад),пропущенная (Апроп= Qпроп ∕ Qпад).
Qотр+ Qпогл+ Qпроп= Qпад; Апогл+ Апроп+ Аотр=1 В природе отсутствуют тела, имеющие 100% значение какого-либо из этих коэффициентов, однако есть приближающиеся к нему.(ламп.сажа Апогл=0,98;зеркала Апогл=0,97)