Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
f 6. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ТЕПЛООТДАЧИ
ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ
г
Теплоотдача при свободном движении среды, которая обусловлена разностью плотностей нагретых и более холодных частиц, будет зависеть от того, происходит ли свободное дви-
пограничного сЛоя среды
Q = ct,zF-At, ккал/час,
(IX, 9)
213
жение жидкости нлї газа в большом (неограниченном) пространстве или в малом~(ограниченном) пространстве.
Теплоотдача в неограниченном пространстве. Для дан-4
ного случая можно рекомендовать следующую обобщенную формулу, выраженную bs критериях подобия
Nu
m
b-C (Gr-Pr)
m
(IX, 10)
1 I
где Nu, Gr и Pr—критерии подобия (см. формулы (1,108 —I, ПО);
при расчете этих критериев за определяющий линейный размер (Z)—следует принимать:
"< для труб и шара—их диаметр (d), для вер-
тикальных плит—их высоту (Л), для горизонтальных плит—меньшую сторону плиты т—индекс, показывающий, что в качестве расчетной температуры для определения физических констант среды (жидкости или газа) при определении критериев подобия следует принять среднюю температуру пограничного слоя ?п1. Температура tm принимается равной средней
арифметической между температурой (t0) стенки и температурой (tf) среды на большом-удалении от стенки, т. е.
t
т
0,5 (tM + tt);
(IX, 11)
I
С и я—постоянные, отвечающие различным формам свободного движения среды и определяемые зависимости от значения произведения Gr-Pr (см. табл. 29). Ь~коэффициент; при теплоотдаче горизонтальной плитой, поверхность теплопередачи которой обращена вверх, ?=1,3; когда теплопередающая поверхность обращена вниз ?—0,7; для любых прочих случаев (вертикальная плита, вертикальная и горизонтальная труба или проволока и др.) b—l.
¦ , \
Таблица 29
I (Gr ¦ Pr)1n і С п
1. 10"3 -—1—¦¦ — I k , I ? ta-^—— 5 • 102 1,18
5 . 102 -г 2 - 107 0,54
2 - 107 -г 1 * Ї013 0,135 V*
214
L
l-
г
Определив из формулы (IX, 10) значение критерия Нуссельта (/Vn), и 'трудно из формулы (I, 110) найти величину коэффициента теплоотдачи ас
X
а.
m
Nu
m
(IX, 12)
В частности, если рассматривается труба, то определяющим
линейным размером служит ее диаметр, следовательно
а,
d 'т'
(IX, 13)
Имея значение ас, расчет теплоотдачи производится по формуле (IX, 9).
Теплоотдача в ограниченном пространстве. Такой случай теплоотдачи может иметь место, например, когда между двумя различно нагретыми стенками находится прослойка среды— ио;ідуха, воды и т. д.
В этом случае расчет теплоотдачи ведется по формуле, аналогичной формуле (IX, 5) для теплообмена теплопроводностью
Я
X
о
FAt9 ккал\яас9
(IX, 14)
где М— разность температур между горячей и холодной стен- -
ками;
Хэ— так называемый эквивалентный коэффициент теплопроводности (учитывающий наличие циркуляции частиц в прослойке среды), ккал/м. час. °С.
Если (Gr-Pr)f> 1000, то
r = 18.Xf(Gr.Pr)?'25.
(IX, 15)
Если (Gr-Pr)^lOOO, то X9=X
Индекс/означает, что физические константы среды берутся при температуре tf среды, которая в данном случае принимается
равной
і і
t
Au1 -f- ІШ2
i
2
(IX, 16)
где Ad1-Uu2—температуры горячей и холодной стенок.
Приближенные формулы для определения коэффициентов 'ісплоотдачи при естественной конвекции. Для различных случаев естественной конвекции можно рекомендовать следующие формулы:
г I Г-
215
а) от вертикальной стенки или цилиндра к воздуху шш газу:
при —U= 10-5-100° С
4
«С
2t2]/tf ккал/м*. час. 0C; (IX, 17)
при ta>—?f<10°C величина ас —(З-г-4) ккал/м? час. °С;
б) от горизонтальной стенки к воздуху или газу: при U - = 0*100° С
ас = 2,8^ш — t^ ккал/м. час°С; (IX,* 18)
в) от газов к стенке горизонтальных труб:
ас=1,02|/ > ккал/м*.час. °С, (IX, 19)
где наружный диаметр труб, л/.
7. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ
ДВИЖЕНИИ ПОТОКА В ТРУБАХ И КАНАЛАХ
Теплоотдача при вынужденном движении потока жидкости, создаваемом внешними возбудителями (насосами, вентиляторами и др.) определяется в основном характером движения и физическими свойствами среды.
1. Для струйного режима движения (в случае если Re<2200) для любой жидкости или газа можно рекомендовать формулу И. Т. Аладьева [6,7], которую представляем в следующем виде
Міш^0,74 ^.s^Re^^Gr-Pr^.Pr0^ (IX, 20)
где Nu, Re, Gr и Pr—состветствующие критерии подобия;
Ъ—поправочный коэффициент; для горизонтальной трубы 6=1,0; для вертикальной трубы, когда направления свободного и вынужденного движения совпадают (т. е. при нагревании и движении жидкости снизу вверх или при охлаждении и движении жидкости сьерху вниз) 6=0,85;, для вертикальной трубы, когда направления свободного и вынужденного движения противоположны 6=1,15.
ei—поправочный коэффициент, зависящий от отношения длины трубы (/) к ее внутреннему диаметру (d)\ значения (вх) по данным И. Т. Аладьева [7] приведены в табл. 30;
т—нидекс, показывающий, что при определении критериев подобия физические пара-
v
216
метры среды следует брать при средней температуре пограничного слоя, т. е. при ?ш=0,5 (u -j tf)t
