Вынужденное течение жидкости в трубах и каналах
Экспериментальные данные по средним коэффициентам теплоотдачи в трубах и каналах хорошо описываются формулами М. А. Михеева. Ламинарное течение жидкости
(4.11)
где Pr, Рrc- числа Прандтля, определяемые по справочным таблицам при температуре соответственно теплоносителя и стенки, которая в первом приближении принимается равной
tc=0,5(t1+t2), (4.12)
Gr -число Грасгофа, определяемое по формуле
(4.13)
g-ускорение свободного падения, м/с2; β -температурный коэффициент объёмного расширения среды, К-1; Δt -характерный температурный напор, °С; ε1, -коэффициент, учитывающий изменение среднего коэффициента теплоотдачи по длине l трубы или канала.
При
εl=1,если
- коэффициент ε1
принимается
по табл. 4.2.
Таблица 4.2.
Коэффициент εl для ламинарного режима течения
l/d |
1 |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
εl |
1,9 |
1,7 |
1,44 |
1,28 |
1,18 |
1,13 |
1,05 |
1,02 |
1 |
Поправка
используется здесь и далее только для
капельных жидкостей.
Для воздуха
формула (4.11) принимает вид
Nu=0,13∙Re0,33∙Gr0,1∙εl (4.14)
Переходный режим течения
Nu=K0∙Pr0,43 , (4.15)
гду К0- комплекс, принимаемый в зависимости от величины числа Re по табл. 4.3.
Таблица 4.3
Значения комплекса К0 для переходного режима течения
Re∙10-3 |
2,3 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
К0 |
3,6 |
4,9 |
7,5 |
10 |
12,2 |
16,5 |
20 |
24 |
27 |
30 |
33 |
Турбулентное течение жидкости
(4.16)
Для воздуха
(4.17)
Для турбулентного режима течения коэффициент ε1 принимается по табл. 4.4.
Таблица 4.4
Коэффициент ε1 для турбулентного режима течения
Re |
l/d |
||||||||
|
1 |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
1∙104 |
1,65 |
1,5 |
1,34 |
1,23 |
1,17 |
1,13 |
1,07 |
1,03 |
1 |
2∙104 |
1,51 |
1,4 |
1,27 |
1,18 |
1,13 |
1,1 |
105 |
1,02 |
1 |
5∙104 |
1,34 |
1,27 |
1,18 |
1,13 |
1,1 |
1,08 |
1,04 |
1,02 |
1 |
1∙105 |
1,28 |
1,22 |
1,15 |
1,1 |
1,08 |
1,06 |
1,03 |
1,02 |
1 |
1∙106 |
1,14 |
1,11 |
1,08 |
1,05 |
1,04 |
1,03 |
1,02 |
1,01 |
1 |
Соотношения
(4.11), (4.14)...(4.17) применимы к
трубам и каналам любой
формы поперечного сечения
- круглого, квадратного, прямоугольного
,
кольцевого .
Эти
формулы справедливы и для каналов
сложного поперечного сечения, в частности,
когда в трубе большого диаметра
расположены две и более труб меньшего
диаметра (продольное омывание).
Средний коэффициент теплоотдачи при турбулентном течении газов и капельных жидкостей в каналах кольцевого поперечного сечения может быть рассчитан по формуле В. П. Исаченко
(4.18)
где D- внутренний диаметр внешней трубы, м; dнар - наружный диаметр внутренней трубы, м.