Оглавление:
Поперечное омывание труб и пучков труб
- Среди объектов различной формы, для очистки которых отделяется струя от поверхности, проводится множество экспериментальных исследований по передаче тепла от трубы, поскольку наибольший технический интерес представляют трубы круглого сечения. Движение жидкости во время боковой промывки одной трубы рассматривалось в§ 6-8. На рисунке 9-2 показана интерференция Рисунок 9-2. An интерференционная фотография Изотерм вокруг охлажденного цилиндра с потоком, перпендикулярным оси, re = 1260 (e. eckert и e. by soyengen).
Фото температурного поля вокруг нагретого цилиндра. Темная линия вокруг части цилиндра-это линия постоянной температуры. На фото также показан тепловой пограничный слой передней половины цилиндра. Со второй половины цилиндра также возникает своеобразный пограничный слой. Здесь температура уменьшается от величины поверхности цилиндра до температуры вихревой зоны. Захваченный поток Вы можете сделать следующее: Липкое. Под Красный= 50, 000 Рисунок 9-3. Распределение значений локальных коэффициентов теплопередачи по окружности поперечного цилиндра.
С тех пор они используются и в научном, и в повседневном языке. Людмила Фирмаль
На фото он характеризуется малым критерием Рейнольдса. Чем выше значение критерия Рейнольдса, тем тоньше пограничный слой, тем более изменчивы и неравномерны изотермы вихревых полос. Распределение локального коэффициента теплоотдачи по поверхности цилиндра показано на рисунке. 9-3 и 9-4. Теплопередача от передней части трубы учитывается в разделе 7-5 и показана на графике на рисунке. 7-11. Передача тепла от кормы происходит в вихревой зоне, и наши знания о ней весьма ограничены. Если значение критерия Рейнольдса невелико, то теплопередача с передней стороны больше, чем теплопередача с задней side. As опорное значение Рейнольдса увеличивается, тепловой поток с кормы увеличивается, достигая того же значения, что и с передней стороны при rej = 50, 000.
Это объясняется тем, что вихри, попеременно разделяясь с правой или левой стороны цилиндра, омывают поверхность второй половины цилиндра с возрастающей интенсивностью с увеличением критерия Рейнольдса. Если пограничный слой проходит через турбулентный поток до отделения его поверхности, то изображение распределения локального значения коэффициента теплоотдачи имеет вид Новости совсем другие. Это происходит, когда опорное значение Рейнольдса больше, чем red= 4″10⁵. При высоком значении критерия Рейнольдса 9-4 из графика на рисунке видно, что значение коэффициента теплопередачи резко возрастает на угловом расстоянии 100 градусов от передней шины.
Это показывает изменение режима движения среды в пограничном слое. Рассматривая теплопередачу при продольной очистке пластины, мы обнаружили, что интенсивность теплопередачи значительно возросла в том, что ламинарный пограничный слой стал турбулентным. Последняя стирка[л. 354]. Отрыв струи от поверхности цилиндра, скорее всего, происходит вблизи 2-го минимума кривой коэффициента теплоотдачи. При расчете теплообменника наибольшее значение имеет общее количество тепла, выделяемого из трубы.
Рисунок 9-4. Распределение величины локального коэффициента теплоотдачи по окружности цилиндра при поперечной промывке последнего[л. 355]. Или труба, или эквивалент, среднее значение коэффициента теплопередачи по всему периметру трубы. Р. Хилл часть. 127]. Среднее значение коэффициента теплоотдачи воздушного потока было точно определено экспериментально. На рис. 9-5 представлен график экспериментальных результатов. Значения критериев Нуссельта и Рейнольдса рассчитываются по диаметру трубы в качестве сегмента принятия решения и предыдущему расходу, который удовлетворяет трубе в качестве скорости принятия решения.
Различных значений из результатов 9-5 и других экспериментов, особенно результатов при низком критерии Рейнольдса из графика рисунка Чтобы терпеть Рейнольдса, верно следующее соотношение: [l. 128. ]： Нуд == 0. 43-Ч (Я? ЭДФ. (9-28 дней） Диаметр ignu диаметр + Провод № 1 0, 0189 мм o труба n-8 2, 99 мм ■х•»• * 2 0. 0205 ′ на. 9, 25. 0. •• • «3 0, 050»? * «„10 00, 0•• •“»» 0 0. 099•> 6•»•» q к, о» е «„6 0. 500“ й » * » 12 150. 0•» •* «7 1000•• 0 12 3 0 5 6 Рис. 9-5. Среднее значение коэффициента теплопередачи вокруг цилиндра при промывке цилиндров в поперечном направлении[l. 356]. Показатели коэффициента С и показателя степени m приведены в таблице. 9-1. Таблица 9-1.
Значения c и t для расчета теплопередачи цилиндров круглого сечения при боковой промывке круглого сечения воздушным потоком[справочная формула (9-28) 1 [l. 356. ] Красный c t 1-4 000 0. 48 0. 5 4, 000 — 40, 000 0. 174 0. 018 40, 000 — 400, 000 0. 0239 0. 805 x. Я. .Дуглас и С . В . Черчилль . 129]в недавно опубликованном исследовании при расчете критерия нуссельта мы пришли к выводу, что при расчете теплопроводности вся достоверная информация, включая температуру газа 15, 5〜982°, и эксперимент при температуре стенки 21-1, 046°, может быть выражена в 1 строке .подача>и равный к верхней арифметической средней температуре температуры стены .
Высокий уровень турбулентности в приближающемся потоке увеличивает не только средний коэффициент теплопередачи, но и локальный теплообмен в верхней части цилиндрической поверхности, покрытой ламинарным пограничным слоем[L .130] .Увеличение Nuj до 7% было получено с уровнями турбулентности до 25% .Теплопередачу от передней части трубы можно рассчитать с помощью уравнения теплового потока через пограничный слой .График на рисунке 7-11 показывает сравнение расчетных и экспериментальных данных .Отношение теплопередачи к потере импульса (потери за счет трения) в пограничном слое (передняя сторона трубы) очень хорошо согласуется с результатом, полученным по формуле (8-7), но предположение о выводе среды вдоль поверхности трубы определяется в основном силой трения при высоком значении критерия Рейнольдса .
В этом случае формула (8-7) показывает приблизительно отношение суммарного теплового сопротивления Q к суммарному сопротивлению R . Если опорное значение Рейнольдса больше 1000, в потоке появляются вихревые полосы, и геометрическое сопротивление, вызванное существованием этой полосы, превышается .§ 6-потери на трение, упомянутые в пункте 8 .Однако теплопередача задней половины трубы лишь приблизительно равна теплопередаче передней half .As в результате объект, образующий вихревую зону в потоке, оказывается хуже объекта, не образующего такой области в смысле соотношения передаваемого тепла и resistance .It для количественного сравнения удобно использовать следующий безразмерный комплекс: Для пограничного слоя потока жидкости, характеризуемого критерием Прандтля Pr = 1, это значение по формуле (8-8) равно 1 .
Если труба промывается сбоку с числом Рейнольдса от 2000 до 40 000, значение Q будет находиться в диапазоне от 10 до 40 .Количество теплопередачи на единицу、 В случае области, поверхность, расположенная в вихревой зоне, может быть эффективной почти в той же степени, что и поверхность зоны пограничного слоя (см .графики на рис .9-3 и 9-4) .в этом смысле труба с обтекаемым сечением не имеет преимущества перед круглой трубой .Эксперименты с различными жидкостями (вода, масло) определили зависимость коэффициента теплоотдачи от эталонного значения Прандтля .Эта зависимость выражается следующей формулой:» .г .- * *」 Нуд = 0 .43 + к (красный) М₍₍Г₎₎ О .3и .’ (9-29） Используйте значения в таблице .
Используя формулу 9-4 (9-29), можно рассчитать теплопередачу любой жидкости, используя » коэффициент к = 1, 11 С .внутри таблицы .Рис .9-2, R . By данные размещение размещение в классических приведены значения коэффициента с трубы в разных разделах и показателя степени M в Формуле (9J28) .Таблица 9-2 Формула (9-28) (L .357), коэффициент для расчета теплопередачи от труб различного сечения к воздушному потоку, перпендикулярному оси трубы Сечение кед с т — >□5000-100 000 0 .0921 0 .675 5000 — 100 000 0 .222 0 .588 -* / 5, 000 — 100, 000 0 .138 0 .638 — *О компании 5, 000 — 19, 500 0 .144 0 .638 19500 — 100 000 0 .0347 0 .782 / Норма нуссельта и Рейнольдса определяется диаметром круглой трубы равной площади .
- Теплопередача при промывке в поперечном направлении трубного пучка зависит от расположения трубы .E . D . Grimyison [L .131]систематизировал экспериментальные данные, имеющиеся в этой области .На трубе в пучке можно рассмотреть 2 места-проход и ступень (рис .9-6) .Коэффициент теплопередачи снова может быть выражен в виде уравнения В Формуле (9-28) можно игнорировать первый член числового диапазона Re, который является considered .As определяя скорость, принимают среднюю скорость среды в самой узкой части между трубами .Значения / коэффициенты C и показатели M суммируются в таблице .9-3 .Значение отношения a = S !D и ф ф ф ф т т д .
Рисунок 9-G .Pitchpike с коридорами и клетчатым расположением .B = sldld, если больше, чем указано в таблице .Вы можете применить формулу Бенке .Ню= 0 .297 (ре;) ⁰⁶22 .(9-30） Это выражение и значения в таблице .9-3 эффективен для передачи тепла в воздухе .Для других сред константы должны быть определены таким же образом, как и для одной pipe .It рекомендуется, чтобы значение физического параметра определялось температурой, рассчитанной по формуле (8-16) .Формула действительна для более чем 10 линейных Пучков труб .«Чем меньше рядов труб, тем ниже средний коэффициент теплопередачи луча .Например, коэффициент теплопередачи 4-рядного пучка трубы меньше на 12% .
Многие понятия термодинамики возникли в связи с устаревшей теорией теплорода, которая сошла со сцены после выяснения молекулярно-кинетических основ термодинамики. Людмила Фирмаль
Первый ряд труб имеет почти такой же коэффициент теплопередачи, как и одна труба .Падение давления Др потока через трубный пучок, уравнение л р Д-Р = » / Р〜2〜 .(9-31） Значение коэффициента для расчета теплопередачи от трубного пучка при промывке в поперечном направлении в потоке воздуха используют по формуле (9-28) [л . 358 .] Reᵣf = 2000 H-40 000; a =sₜ / d -, b =s₂ / d (рис .9-6） 1 .25, 1 .5, 2, 3 1, П, 1, Т1, с, т, т, т, т, т, т, т 1 .25 1, 5 .
Два 3 .Расположение в коридоре 0 .348 .0 .367 .0 .418 .0 .290 .0 .592 .0, 586 .0 .570 .0 .601 0 .275 .0 .250 .0 .299 .0 .357 .0 .608 .0 .620 .0 .602 .0 .584 0, 100 .0, 101 .0 .229 .0 .374 .0 .704 .0 .702 .0 .632 .0 .581 .0 .0633 .0, 0678 .0 .198 .0 .286 .0 .752 .0 .744 .0 .648 .0 .608 .Шахматная раскладка 0 .6 0 .9 .1 .1, 125 .1 .25 1, 5 .Два 3 .0, 497 .0 .558 .0 .518 .0 .451 .0 .404 .0 .310 .0 .556 .0 .568 .0 .572 .0 .592 .0 .505 .0 .460 .0 .416 0 .356 .0 .554 .0 .562 0 .568 .0 .580 .0 .446 .0, 478 .0 .519 .0 .452 .0 .482 .0 .440 .0 .571 0 .565 0 .556 .0 .568 .0 .556 .0 .562 0 .213 .0, 401 0 .518 .0 .522 0 .488 .0 .449 .0 .421 .0 .636 .0 .581 .0 .560 .0 .562 0 .568 .0 .570 .0 .574 .Где n-количество строк в направлении потока .Р-плотность жидкости (воздуха) .И-средняя скорость движения между трубами .Значение коэффициента сопротивления определяется из графика на рисунке 5 .
Составлено в соответствии с гримизонами 9-7 и 9-8 .Значение физического параметра в этом случае также определяется температурой, найденной в Формуле (8-16) .Графики рис .9-7 и 9-8 действительны для более чем 10 рядов труб .Грозди из меньшего количества рядов имеют более высокий коэффициент resistance .So например, значение коэффициента сопротивления балки в 4 ряда увеличивается на 8% .Для шероховатой поверхности значения коэффициента теплопередачи и сопротивления увеличиваются .Для очень шероховатых поверхностей регистрируется увеличение до 20% .В последнее время многие экспериментальные материалы были собраны в компактном теплообменнике с большой площадью теплообмена на единицу объема .
Это достигается за счет использования узких щелей, использования ребер и других развитых поверхностей .Рис .9-7 .Значение коэффициента сопротивления трубного пучка коридорного расположения[L .358) .Примечательно .Полезная информация В . М . Кейси и А . А . Лондон . 132] .Книга также содержит ценную информацию о трении и теплопередаче, связанных с протеканием по отдельным трубам .Существует очень мало информации о осевой очищенной трубе bundle .In факт они могут Рис .9-8 .Значение коэффициента сопротивления трубного пучка коридорного расположения[L .358] .
Он рассчитывается по формуле (8-14) .Величина гидравлического диаметра рассчитывается по формуле dₕ= d-lj .При сравнении различных локаций Безразмерная величина Q может быть использована в пучках труб в зависимости от энергии, необходимой для перемещения воздуха через балку в системах охлаждения самолетов, автомобилей, локомотивов и др .machines .In в системе охлаждения такого типа машины важно максимально уменьшить переднюю поверхность, так как именно последняя будет определять сопротивление системы охлаждения .Если необходимо, чтобы передние грани систем охлаждения различных компоновок труб были одинаковыми, то в формуле Q =- (UP / Q) (cp- (ZW —М/»т2]) скорость u должна иметь определенное значение .Температура (tₘ-tw) энергия, необходимая для передачи единицы теплового потока, пропорциональна величине Q, поскольку определенное количество тепла Q должно быть передано .
Значение U пучка труб с круглым сечением составляет 1, 5-10 .Чем ближе труба, тем ниже Q value .In в случае труб, промытых параллельно оси газом, и в случае боковой очистки труб обтекаемого сечения Q»l .следовательно, выгодным для рассматриваемого случая является именно такая система .Для стационарных теплообменников размер поверхности нагрева имеет первостепенное значение, так как от этого во многом зависит вес и стоимость монтажной поверхности .Это вызывает вопросы .Какое расположение труб обеспечивает эту передачу тепла с заданным перепадом давления и минимальной поверхностью нагрева ?Для каждого местоположения мы обнаружили, что требуется определенная скорость в зависимости от коэффициента теплопередачи .
Расчет[L .133]показывает, что труба дает лучшие результаты при горизонтальной промывке, чем при параллельной washing .In в последнем случае перепад давления на одной и той же поверхности нагрева составит 3-15 раз .Благодаря более близкому расположению указанного количества труб в колонне, чем требуемое число колонн уменьшения, можно обеспечить этот теплообмен с одновременным уменьшением общей потери давления при прохождении потока через трубный пучок .Поэтому в таких теплообменниках расстояние между трубами выгодно для производства теплообменников и для того, чтобы сделать их как можно меньше в условиях ухода allow .As для перепада давления между коридором и шахматной балкой почти нет разницы .Размещение шахматной доски несколько более выгодно, только по низкому критерию Рейнольдса .
На рис .9-9 и 9-10-показана фотография движения газа через 2 пучка труб .Эти фотографии можно найти в X . Tom . 134] .Пористую поверхность трубы насыщали соляной кислотой, а пары аммиака смешивали с air .In в местах, где пары аммиака смешивались с парами соляной кислоты, из частиц хлористого аммония образовывался белый туман .Таким образом, теперь мы можем видеть пограничный слой и вихревую зону .Вместе с ними стала видна зона, нагревающая или охлаждающая поток воздуха из труб .Пример 9-1 .4-рядная труба (проходное устройство) парового котла очищается вертикальным потоком дымовых газов .
Температура на 595°C и скорость на 7 .32 m{секунды .Давление пара 1, 000, 000 кг / м диаметр трубы 61 мм; стороны 122мм square .It необходимо определить коэффициент теплопередачи и потери давления .Температура насыщенного водяного пара при давлении 1 000 000 кг / м2 составляет 309 ° С .Из-за большого значения коэффициента теплоотдачи со стороны промытой водой и высокой теплопроводности стенок трубы температура на наружной поверхности трубы лишь незначительно превышает температуру пара .Предполагается, что она равна 315°С .физические параметры газа определяются температурой/ *, рассчитанной по формуле (8-16), т . е .9-9 .И 9-10 .
Движение газа по пучку труб[л . 359] .315 + 595 Два = 455°с、 Здесь коэффициент (0, 1 Pr + 40) / (Pr + 72) был равен наполовину для упрощения .Поскольку физические параметры дымового газа незначительно отличаются от параметров воздуха, все расчеты могут быть выполнены с использованием физических параметров воздуха .Из таблицы приложений вы можете увидеть следующее: В .-7 .4-10〜 ⁵м21с; х = 0, 0505 ккал 1м-Н-град .Отсюда 7 .32-0 .061 Reᵣf= 7 4 .jo — ⁵ = ⁶ °30 .a = b-2, так что из таблицы .9-3 C = 0, 229, t-0, 632 и по формуле (9-28、 Ню= 0 .229-6030⁰ ’ ⁶32= 56 .6 .Затем определяют коэффициент теплопередачи .Х 0 .0505 а = шь, / — вопрос В6 | 56 .6 = 46 .7 ккал {Л2-ч-град .
Это значение допустимо для более чем 10 строк труб .Для 4 строк коэффициент теплопередачи равен 12 — > / o .So .. А = 41. 7 ккал’; м * ч-град. Перепад давления рассчитывается по формуле (9-31). Плотность лучше всего измеряется при температуре газа： п = 0, 4 кг м3. Коэффициент сопротивления определяется по формуле (9-7). Ф = 0. 225. Отсюда (7 32) 2 Др = 4-0. 225-0. 4 = 0. 96 jgg / ла
Смотрите также:
| Последние достижения в теории теплообмена при турбулентном режиме движения | Шары и насадки |
| Анализ явлений теплообмена с применением теории размерности | Теплообмен при больших скоростях |
