Методические указания к выполнению расчетно-графического задания «Расчет теплообменной поверхности автомобильного радиатора», страница 5

Для течения в трубе зависимость критерия Nu_ж от числа Rе_ж определяется режимом течения. Для ламинарного течения существенную роль играет участок формирования течения в начале трубы. Другими словами, теплообмен будет зависеть от отношения диаметра к длине трубы (высоте трубки) и может быть рассчитан для ламинарного режима течения по следующим критериальным соотношениям:

 > 12 и Rе_ж < 1ּ10⁴;          (3.2)                                                                  < 12 и Rе_ж< 1ּ10          (3.3)

В случае турбулентного режима течения:

                     при 10⁴ < Rе_ж < 5ּ10⁶.                  (3.4)

В формулах (3.2)…(3.4): Nu_ж = (α_жd_э)/λ_ж – безразмерный критерий Нуссельта ; Rе_ж = (υ_жd_э)/ν_ж – безразмерный критерий Рейнольдса;

Рr_ж = ν_ж/a_ж – безразмерное число Прандтля; α_ж –коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке, Вт/(м2ּград); λ_ж – коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(мּград); υ_ж – скорость жидкости, м/с; ν_ж – кинематическая вязкость жидкости, м²/с; а_ж – коэффициент температуропроводности жидкости м²/с ; Н – длина трубки, м;  d_э – эквивалентный диаметр трубки некруглой формы,м; Эквивалентный диаметр определяется как

d_э = 4f / П, где f – площадь сечения трубки,м²; П – смачиваемый периметр,м.

3.3  Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху

Со стороны воздуха основным геометрическим размером, определяющим теплообмен, является расстояние между ребрами. Этот размер будет получен в результате расчета, поэтому в первом приближении за определяющий размер принимается размер ребра вдоль потока. В этом случае можно использовать следующие критериальные зависимости между плоской пластиной и потоком воздуха:

                                   при Rе_в < 5ּ10⁴;              (3.5)

                                   при 10⁴ < Rе_в < 5ּ10⁶,             (3.6)

где Nu_в = α_вb/λ_в; b – размер ребра,м; Rе_в = (υ_вb)/ν_в); Рr_в = ν_в/а_в; размерности параметров α_в, λ_в, υ_в, ν_в и а_в такие же как в формулах (3.2)…(3.4).

Здесь следует отдавать предпочтение формуле (3.6) до значения числа Rе_в≈10⁴, так как поток воздуха, набегающий на радиатор, уже является турбулентным, потому что проходит через облицовку и жалюзи радиатора.

tвых в

tвх в

tвых ж

                

	tвх ж

 

 

3.4  Определение средней температуры теплоносителей и средней                                температуры стенки трубки

Схема изменения температур теплоносителей представлена на рис.3.2. Температуры воды и воздуха на входе задаются. Средняя температура теплоносителей определяется из совместного решения уравнений (1.1) и (2.8):

                                                                                                     (3.7) где G – массовый расход воды или воздуха, кг/с; – соответствующая средняя удельная массовая теплоемкость воды или воздуха, Дж/(кгּград).

Массовые расходы воды G_ж и воздуха G_в определяются из следующих соотношений:

                                                   G_ж = ρ_жυ_жf ;                                    (3.8)

                                                   G_в = ρ_вυ_вS.                                      (3.9)

Здесь: ρ_ж и ρ_в – плотность воды и воздуха, кг/м³;

υ_ж и υ_в – скорость воды и воздуха, м/с;

f – площадь сечения трубки по внутреннему диаметру, м²;

S = H ( а – d_тр ) – площадь ″живого″ сечения между двумя                          трубками для воздуха,м²;

H – длина трубки, м;

а – расстояние между осями трубок, м;

d_тр – наружный диаметр трубки, м.

Средняя температура стенки трубки определяется из соотношения:

                                                                                   (3.10)

3.5. Определение коэффициента эффективности оребрения