Подобие тепловых процессов. Численные значения коэффициентов теплоотдачи

значения a, формы и пространственной ориентации поверхности теплообмена (табл. 7.2).

В узких каналах и щелях из-за ограниченного пространства и наличия восходящих и нисходящих потоков условия свободного движения значительно отличаются от свободного движения в неограниченном пространстве. В этих случаях средняя плотность теплового потока рассчитывается по формулам теплопроводности, где коэффициент теплопроводности среды заменяется эквивалентным коэффициентом теплопроводности, который учитывает перенос теплоты путем как теплопроводности, так и конвекции: .

Если Gr_ж∙Pr_ж ≤ 10³,  принимается равным единице  = 1. В области Gr_ж∙Pr_ж > 10³

                               .                            (18.21)

В качестве определяющего линейного размера в этом случае принимают толщину прослойки жидкости (газа), определяющей температуры – температуру жидкости .

Вынужденное движение. Интенсивность теплоотдачи при вынужденном движении зависит в первую очередь от характера движения жидкости (газа), а также от тепловой стабилизации потока. При вынужденном движении теплоотдача по длине трубы неодинакова. Непосредственно у входа коэффициент теплоотдачи имеет максимальное значение, на последующих участках длины он резко убывает, стремясь к некоторому предельному значению, которое затем остается неизменным. Длина участка тепловой стабилизации зависит от теплопроводности жидкости (газа), диаметра трубы, ее положения в пространстве, наличия и направления естественной конвекции, наличия гидродинамической стабилизации. При горизонтальном положении трубы для среднего по длине коэффициента теплоотдачи длина участка тепловой стабилизации l_c = 50d. Поэтому для коротких труб (l_c/d < 50) при расчете коэффициента теплоотдачи вводится поправка ε_l, учитывающая влияние стабилизационного участка на величину α_ср.

При ламинарном режиме движения теплоносителя по трубам и каналам происходит значительное изменение температуры по сечению потока. Вследствие этого на вынужденное движение теплоносителя накладывается свободное движение, интенсивность которого характеризуется критерием Грасгофа. С учетом влияния свободной конвекции критериальное уравнение конвективного теплообмена для этого случая:

               .            (18.22)

Определяющим размером в уравнении (18.22) является диаметр трубы или эквивалентный диаметр канала любой формы, а определяющей температурой – средняя температура потока. Коэффициент ε_l, зависящий от отношения l/d, для коротких труб может быть определен из ряда:

При турбулентном режиме движения теплоносителя по прямым трубам и каналам в результате интенсивного перемешивания естественная конвекция практически не оказывает влияния на интенсивность теплообмена. Для определения среднего по длине канала или трубы коэффициента теплоотдачи рекомендуется уравнение

                       .                   (18.23)

Для газов это уравнение упрощается:

                                   .                                (18.24)

В качестве определяющего размера здесь принят диаметр трубы или эквивалентный диаметр, определяющей температуры – средняя температура потока. При l/d ≥ 50  = 1. Значения  для труб с l/d < 50 приведены в справочной литературе.

При течении жидкости в изогнутых трубах – змеевиках – коэффициент теплоотдачи увеличивается вследствие возникновения под влиянием центробежного