Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
800
700
600
500
400
300
200
100
¦Reg= 186( 2190 00
170 ООО"1
140 000^
101 300 M
70 800 N і Y г ^—<
N M J x и
\\ п
H
1 H
0 40 80 120 160
Угловое расстояние от критической точки 0
Рис 5.7. Число Нуссельта в зависимости от угловой координаты при поперечном обтекании цилиндра.
^D=M = c(^)VrI/3,
(5.26)
где V00 — скорость набегающего потока, а значения коэффициента С и показателя степени п для различных интервалов значений Reo приведены в табл. 5.2.
_ Все физические свойства в формуле (5.26) следует определять при среднеарифметическом значении температур поверхности и жидкости. Значения Сип при обтекании цилиндрических тел с некруглыми поперечными сечениями приводятся в табл. 5.3.
Формулы для расчета конвективного теплообмена 237
Таблица 5.2 Значения констант в формуле (5.26)
С п
0,4-4 0,989 0,330 у
4-40 0,911 0,385 .
40-4 000 0,683 0,466 -
4 000-40000 0,193. 0,618
40 000-400 000 0,0266 0,805
В работе [13] получена следующая простая аппроксима-ционная формула:
Шв = 2 + (0,4 ReK2 + 0,06 Re2/3) Pr0'4 OW^)0'25, (5.27)
которая справедлива при 3,5 < Re0 < 8-104 и 0,7 < Pr < 380. Все физические свойства, за исключением \xSt в этой формуле следует определять при температуре набегающего потока.
Таблица 5.3
Значения констант в формуле (5.26) для расчета теплообмена при поперечном обтекании цилиндрических тел с некруглым поперечным сечением [12]
Форма поперечного сечения Re^ С п
5 • 10М05 0,246 0,588
- ?i 5 . 1(P-IO5 0,102 0,675
5 • 10^1,95 • 104 1,95 • 10¦-1O5 0,160 } 0,0385 0,638 0,782
5 • IOMO5 0,153 0,638 ,
а- і j 4 • 1^1,5 • 104 0,228' 0,731
При обтекании сфер жидким металлом коэффициент теплоотдачи можно рассчитывать по формуле из работы [14]:
Nu0 = 2,0 + 0,386 (ReD Pr)0'5, (5.28)
справедливой в интервале значений числа Рейнольдса 3*104< i<:Re0< 1>5-105,
238 Глава 5
Пример 5.4. Определить тепловой поток к атмосферному воздуху, имеющему температуру 358 К и скорость 5 м/с. Воздух движется по трубе диаметром 0,5 м и длиной 10 м; температура поверхности трубы 373 К.
Решение. Прежде всего путем интерполяции найдем физические свойства воздуха из табл. n.VI. 1 при определяющей температуре Tf — (Ts + T00)/2 = = 365,5 К: р = 0,936 кг/м3, ^ = 21,3-10"6 Н-с/м2, ? = 0,0302 Вт/(м-град), Pr = 0,71.
Рассчитаем теперь число Рейнольдса:
Re = РГ-Р = 0,936-5.0,5
Keof ц 21,3-10-6 1,1 Ш •
Из табл. 5.2 получаем
С = 0,0266 и п = 0,805. Средний коэффициент теплоотдачи рассчитываем по формуле (5.26):
h, = -°^2_0>0266 (1>1 . 105)0,805 0>710,33 = 164 Вт/(м2 . град)>
и тогда тепловой поток составит
q = hc = (kDL) (T8 — T00) = 16,4я0,5 •10-15 = 3864 Вт.
Пучки труб
Знание характеристик теплообмена при обтекании пучков (или пакетов) труб важно при конструировании теплообменников, которое более подробно рассматривается в гл. 7. Формула
Ф Ф о
ф
п I \]У
O
T
ф
ф
Рис. 5.8. Обозначения к таблице 5.4.
а—коридорное расположение труб; б—шахматное расположение труб.
для расчета теплообмена при обтекании пучков труб предложена в работе [15]; она имеет такой же вид, как и формула (5.26), которая приводилась при рассмотрении обтекания одиночной трубы. Однако значения коэффициента С и показателя степени п зависят от расстояния между соседними трубами и расстояния между рядами труб в направлении течения, а также от способа расположения труб, коридорного или шахматного (рис. 5.8). В табл. 5.4 приведены значения Сип, которые следует использовать в формуле (5.26) при различном расположе-
Формулы для расчета конвективного теплообмена 239
Таблица 5.4
Значения констант в формуле для расчета теплообмена при обтекании пучков труб с десятью и біолее рядами [15]1)
SJD
1,25 1,5 2,0 3,0
С п С п С п С п
Коридорное расположение
1,25 0,386 0,592 0,305 0,608 0,111 0,704 0,0703 0,752
1,5 0,407 0,586 0,278 0,620 0,112 0,702 0,0753 0,744
2,0 0,464 0,570 0,332 0,602 0,254 0,632 0,220 0,648
3,0 0,322 0,601 0,396 0,584 0,415 0,581 0,317 0,608
Шахматное расположение
0,6 _ _ — — — — 0,236 0,636
0,9 — — — — 0,495 0,571 0,445 0,581
1,0 — 0,552 0,558
1,125 — — 0,531 0,565 0,575 0,560
1,25 0,575 0,556 0,561 0,554 0,576 0,556 0,579 0,562
1,5 0,501 0,568 0,511 0,562 0,502 0,568 0,542 0,568
2,0 0,448 0,572 0,462 0,568 0,535 0,556 0,498 0,570
3,0 0,344 0,592 0,395 0,580 0,488 0,562 0,467 0,574
1) В первой вертикальной колонке приведены значения Sp/D
ний труб в пучках и наличии 10 или более рядов в направлении течения.
Для меньшего числа рядов в табл. 5.5 приводится доля, которую составляет H0 при N рядах труб от соответствующего значения при 10 рядах. Число Рейнольдса ReMaKc для потока через пучок труб определяется по диаметру трубы и максимальной скорости течения (т. е. скорости потока через минимальную площадь проходного сечения).
Таблица 5.5
Отношение he при N рядгх труб в пучке
