Теплообмен при ламинарном течении жидкости в трубах

Теплообмен при ламинарном течении жидкости в трубах

• Теплообмен в ламинарном потоке в трубах. Механизм процесса теплопередачи при течении жидкости в прямой и гладкой трубе очень сложен. — Коэффициент теплопередачи может варьироваться в широких пределах и в значительной степени зависит от скорости потока. Изменения температуры жидкости происходят как в

поперечном сечении, так и в трубе, а не в трубе. Характер движения жидкости в трубе может быть ламинарным и турбулентным. Характер потока определяется числом Рейнольдса: Re = wdJv, где w — средняя скорость жидкости. d — внутренний диаметр трубы. v — динамический коэффициент вязкости. Если Re <2000, движение жидкости ламинарное. Если Re = 2 • 103 -10 *, поток называется

переходным процессом. При Re> 104 в трубе возникает развитая турбулентность. Поток жидкости. Схема потока формируется в первой части трубы. Затем вдоль трубы возле стенки образуется гидродинамический * пограничный слой, его толщина постепенно увеличивается и становится равной радиусу трубы, а также характеристике распределения постоянной скорости для данной

На входе в трубу скорость равномерно распределяется по трубе. Людмила Фирмаль

модели потока Установлено внутри. Входит так называемый стабилизированный поток. Последнее наблюдается как в ламинарном потоке, так и в турбине. Длина секции непрерывной стабилизации потока жидкости составляет около 50d. В теории и эксперименте теплопередача в потоке жидкости в трубе не одинакова по длине, поэтому в дополнение к секции стабилизированного потока

также формируется секция термостабилизации. Другими словами, коэффициент теплопередачи a имеет максимальное значение на входе в трубу и затем быстро уменьшается.Кроме того, T имеет тенденцию быть постоянным значением при стабильном потоке 1C (рис. 27-1). Тепловой пограничный слой, который формируется вблизи поверхности трубы, увеличивается с расстоянием от впускного отверстия и достигает толщины, равной радиусу трубы секции термостабилизации. Длина секции стабилизации * горизонтальная

круглая труба — зависит от теплопроводности партии, числа Re, стабилизированного потока и т. Д., Равного 50 д. Длина трубы Рисунок 27-1 Ламинарная изотерма: в случае потока жидкости скорость распределяется по сечению потока на расстоянии rx от оси трубы до параболы (рис. 27-2, а). » / ® = ^ max ‘O * -gx / г%. д, .. , Где shmak0 — скорость жидкости на оси трубы (если rx равно 0); — ■ • -r — радиус трубы. -Максимальная скорость на оси трубы, ноль на стене * • ч

• Средняя скорость ламинарного потока w составляет 0,5 Domax. В ламинарном потоке вы столкнетесь с двумя режимами неизотермического движения: вязкостью и вязкой гравитацией. Законы этих режимов разные. Вязкая область соответствует течению вязкой жидкости при отсутствии естественной конвекции. В этом режиме передача тепла к стенке канала (и наоборот) осуществляется только за счет теплопроводности. 6) 3 Re> 1-J0t но ■ и Рисунок 27-2

Вынужденный гравитационный поток возникает, когда форсированный поток жидкости сопровождается естественной конвекцией. В этом режиме тепло передается не только за счет теплопроводности, но и за счет конвекции. В режиме вязкости вязкость изменяется с распределением температуры поперечного сечения, поэтому распределение скоростей поперечного сечения является чисто параболическим. Важно отметить, что распределение скоростей зависит от направления теплового потока: когда жидкость

нагревается, температура около стенки выше, чем температура основного потока, и вязкость ниже. Во время охлаждения процесс протекает в обратном направлении. чем при охлаждении, а теплопередача выше. В области вязкой гравитации направление естественной конвекции и вынужденного движения очень важно.

В результате при нагревании жидкости скорость на стенке выше, Людмила Фирмаль

Они совпадают, противоположны друг другу, перпендикулярны друг другу и наблюдаются в горизонтальных трубах. Когда естественная и принудительная конвекция совпадают, скорость жидкости в стенке увеличивается, а теплообмен увеличивается. В противоположном направлении принудительной конвекции и естественной конвекции скорость стенки уменьшается, а теплопередача уменьшается, но вблизи стенки может образовываться вихревое движение, что может

привести к увеличению теплопередачи. Теплопередача 1 увеличивается благодаря взаимно перпендикулярному движению естественной и принудительной конвекции благодаря лучшему перемешиванию жидкостей. » ‘ Следовательно, в неизотермических условиях строгий режим ламинарного потока не может существовать. В аналитических исследованиях теплообмена в условиях ламинарного потока окончательное разрешение еще не

найдено, и для определения коэффициента теплообмена используются эмпирические формулы. М в вязкой области. А. Михеев рекомендует определять средний коэффициент теплопередачи прямой и гладкой трубы по следующей формуле: d = 0,15 Re ^ S Pr ° -43 (Prz / Rgot) 0’25. (27-6) Для области вязкой гравитации довольно точное обобщение экспериментальных данных было получено М. А. Михеевым. М. А. Михеев является формулой Имя неизвестно ReUt’Rrzh43 (Pr „, / PrCT) 0 ‘(27-7) Для воздуха эта формула упрощена и

принимает вид: NH ^^ O.lSRe ^ Gri’1. «(27-8) В соответствии с этими уравнениями определяется число Нуссельта, и, соответственно, коэффициент теплопередачи составляет a = Liu ^. Здесь в качестве определяющей температуры принимается средняя температура жидкости. Средняя скорость жидкости в трубе является определяемой скоростью. Определить размер — диаметр круглой трубы или эквивалентный диаметр трубы любой формы. Эти формулы показывают среднее значение коэффициента теплопередачи для l / d>

50. Они могут применяться к любой жидкости и наиболее полно учитывать эффекты естественной конвекции и направления теплового потока. Последнее учитывается путем введения эмпирических факторов из отношения количества жидкостей и стенок Pr к степени 0,25. Для двухатомного воздуха число Прандтля практически не зависит от температуры, поэтому отношение Prz / Prst равно 1. Для труб длиной / <50 d значение a является формулой (27-6), (27-7) и (27-8), умноженной на средний поправочный коэффициент е (таблица 27-1). Таблица 27-1 E / Значение режима ламинарного потока л / д — 1 4 5 * 10 ’15 20 30 40 60 м 1,9 1,7 1,44 1,28 1,18 1,13 1,05 1,02 1,0

Смотрите также:

Решение задач по термодинамике

Уравнения подобия	Теплообмен при турбулентном движении жидкости в трубах
Средняя температура. Определяющая температура. Эквивалентный диаметр	Теплообмен при переходном режиме