Тепломассообмен. Теория тепломассообмена: Курс лекций, страница 25

Предложим несколько формул для интенсивности теплообмена при наличии шероховатостей. Например, зависимость, полученная на базе формулы Михеева:

 - коэффициент шероховатости труб:

Причём  - расстояние между неровностями, а - осреднённая высота неровности. Но на практике упорядоченной шероховатости нет. Исключение составляют газообразные теплоносители. . Воздух

Формула Нуннера:

Здесь нет ограничений на характер шероховатости.

Каналы некруглого поперечного сечения.

        Для сред с  пограничный слой является тонким слоем. Это означает основное изменение скорости и температуры в тонком пристенном слое. Если температура стенки по периметру равна константе, то форма канала не играет роли, а важна только длина границы – периметр. Значит нужно соотнести каналы по периметру.

        Рассмотрим трубу:

  распишем число Рейнольдса для трубы:

где: - площадь поперечного сечения.

Обратим внимание, что для трубы:

, тогда: , где - периметр.

Видим, что вся геометрия ушла в цилиндр. Если  и  будет одинаковым, то мы совпадём и с квадратным сечением. Отсюда возникло понятие эквивалентного диаметра:

        Если , то мы будем работать с условной трубой, имеющей тот же периметр, что и реальный канал. Эквивалентным диаметром можно пользоваться при продольном омывании трубного пучка:

D– внутренний диаметр корпуса.

                                                Жидкость (+) течёт от нас.

                                                Оказывается можно рассчитать только :

                                                                                   

В этом случае:

   Найдем  и можно подставить в любую формулу. Если , то для каждой формы канала – своя формула.

Изогнутые трубы (змеевики).

   Как правило, используют винтовые упорядоченные змеевики:

                                                       D – диаметр навивки (диаметр гиба).

                                                       d – внутренний диаметр трубы.

  Гибы турбулируют поток, что увеличивает   интенсивность теплообмена.

  Граничное число Рейнольдса при переходном режиме уже не равно 2000

 - турбулентный режим течения.

        Если диаметр гиба меняется, то средний диаметр брать нельзя.

Кольцевые каналы.

        Особенности:

обогреваемой может быть внешняя труба, внутренняя труба или обе сразу:

  - наружный диаметр внутренней трубы

  - внутренний диаметр наружной трубы

“1” – внутренняя труба

“2” – наружная труба

“/” – если обогревается только внутренняя труба, а наружная изолирована.

“//” – если обе обогреваются.

Базовой зависимостью для расчёта теплообмена является расчёт круглой трубы:

                                              по , в формулу Михеева.

        Диапазон применимости для турбулентного режима течения:

        Если тепловые потоки отличаются меньше, чем на 10%, то есть , то:

Расчёт интенсивности теплообмена при поперечном обтекании трубного пучка.

        При поперечном обтекании, коэффициент теплоотдачи сильно зависит от числа рядов. Если число рядов больше 10, то существует среднее . Если количество рядов меньше 10, то требуются специальные расчёты.

Эта формула справедлива для , число рядов по ходу поперечного обтекания больше 10.

Тип трубного пучка	Re	C	m
Коридорный пучок
Шахматный пучок

Таблица №1

Запись операторов и                      в разных системах координат.

Системы координат	Связь координат
Декартова x,y,z.
Цилиндрическая -радиус вектор -полярный угол -аксиальная координата
Сферическая -радиус вектор - полярное расстояние -долгота