Средние значения коэффициентов теплоотдачи

для различных случаев теплообмена

Табл. 16.2.

Вид теплообмена
Свободная конвекция в газах	5 – 30
Свободная конвекция воды	100 – 1000
Вынужденная конвекция газов	50 – 500
Вынужденная конвекция воды	500 – 20000
Плёночная конденсация водяного пара	4000 – 10000
Капельная конденсация водяного пара	40000 –100000
Жидкие металлы	100 – 30000

Ориентировочные значения коэффициентов

теплопередачи К

Табл.16.3

Вид теплообмена	Для вынужденной конвекции	Для свободной конвекции
От газа к газу	10 – 40	4 – 12
От газа к жидкости	10 – 60	6 – 20
От конденсирующегося пара к газу	10 – 60	6 – 12
От жидкости к жидкости	800 – 1600	140 – 340
От конденсирующегося водяного пара к воде	800 – 3500	300 – 1200
От конденсирующегося водяного пара к кипящей воде	800 – 3500	300 – 2500

Теплоотдача жидких металлов

Расплавленные металлы применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить интенсивный отвод теплоты от поверхности нагрева или когда при низком давлении требуется иметь высокую температуру рабочей жидкости.

Охлаждение жидкости металлами совмещает достоинства газового и водяного охлаждений. Жидкие металлы имеют высокую точку кипения, что позволяет повышать их температуру без применения высокого давления, им присущи большие коэффициенты теплоотдачи.

Наиболее приемлемыми теплоносителями этого типа являются щелочные и тяжёлые металлы и их сплавы. Физические свойства жидких металлов существенно отличаются от свойств обычных теплоносителей – воды, масла и др. У металлов больше удельный вес и коэффициент теплопроводности, значение же теплоёмкости ниже, особенно мало значение числа Прандтля.

.

Низкое значение числа Прандтля объясняется более высоким коэффициентом теплопроводности.

В ламинарном потоке теплота поперёк течения передаётся теплопроводностью, в турбулентном – теплопроводностью и конвекцией.

В результате основное изменение температуры жидкости в поперечном сечении сосредотачивается у стенки, в турбулентном ядре температура меняется сравнительно мало (рис. 1).

В жидких металлах теплопроводность велика и может конкурировать с процессом турбулентного переноса теплоты. В этом случае распределение температур будет существенно зависеть от теплопроводности.

Из рис. 1 следует, что жидкости с малыми числами Прандтля характеризуются более равномерным переносом теплоты по всему сечению трубы.

Рассмотрим турбулентное течение в прямой круглой трубе. Для расчёта теплоотдачи при гидродинамически и термически стабилизированном течении и постоянной плотностью теплового потока может быть использовано уравнение

(1)

Численное решение уравнения (1) при условии было получено Лайоном:

,

где .

При и справедлива следующая формула .

Михеевым для расчётов средних коэффициентов теплоотдачи при вынужденном турбулентном движении тяжёлых и щелочных металлов и их сплавов в стальных трубах была получена формула:

;

В качестве определяющих величин здесь приняты средняя температура жидкого металла и диаметр трубы.

При используется следующая зависимость

.