ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие зависимости конвективного теплообмена и расчетные критериальные уравнения из "Машины и аппараты химических производств" Процессы теплообмена имеют большое значение в химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. В теплообменных аппаратах теплопередача от одной среды к другой через разделяющую их стенку обусловлена рядом факторов и является сложным процессом, который принято разделять на три элементарных вида теплообмена теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. На практике эти явления не обособлены, находятся в каком-то сочетании и протекают одновременно. Для теплообменников наибольшее значение имеет конвективный теплообмен или теплоотдача, которая осуществляется при совокупном и одновременном действии теплопроводности и конвекции. [c.112] Оа = — --критерий Галилея, учитывающий влияние силы тяжести и вязкости. [c.113] Безразмерные комплексы — критерии подобия — включают величины, которЙ1е входят в условия однозначности и имеют следующие значения к—коэффициент теплопроводности среды в ккал (м ч-°С) V — кинематическая вязкость среды в м /с с — удельная массовая теплоемкость среды в ккал/(кг-°С) р — относительный температурный коэффициент объемного расширения среды в 1/°С р — плотность среды в кг/м а — коэффициент теплоотдачи в ккал/(м -ч-°С) ш — скорость движения жидкости в м/с Д 1 — частная разность температур в ° С / — определяющий геометрический размер в м —ускорение свободного падения т — время в ч а — коэффициент температуропроводности м /с. [c.113] Эти величины могут быть выражены в любой, но обязательно одной для всех величин системе единиц с тем, чтобы критерии оставались безразмерными. [c.113] При рассмотрении более сложных процессов, например теплоотдачи при изменении агрегатного состояния рабочей среды, в расчетные критериальные уравнения вводят новые критерии, отражающие особенности этих процессов. Критериальные уравнения типа выражений (270), (271) являются эмпирическими зависимостями и применимы лишь в тех пределах изменения аргумента, в которых они подтверждены опытом. Экстраполяция их на большие или меньшие значения аргумента приводит к значительным ошибкам. Поэтому при выборе расчетного критериального уравнения необходимо особое внимание обращать на область, в которой оно применимо. [c.114] Ниже приведены рекомендуемые для расчетов критериальные уравнения, применимые в наиболее важных случаях теплоотдачи. [c.114] Процесс теплообмена при свободном движении жидкости характерен для нагрева помешений печами и отопительными приборами, а также охлаждения паропроводов, обмуровки паровых котлов, промышленных печей и потерь тепла в окружающую среду от других теплообменных устройств. Теплоотдача в свободном потоке свойственна для малопроизводительных аппаратов погружного типа этот случай теплоотдачи характеризуется малой интенсивностью теплообмена. [c.114] Следует различать теплоотдачу при свободном движении жидкости в неограниченном и ограниченном пространствах. [c.114] Теплоотдача в неограниченном пространстве. В этом случае предполагают, что свободное движение жидкости происходит в большом (неограниченном) пространстве причем осуществляется либо нагревание, либо охлаждение. [c.114] Значения константы с и показателя степени п определяются режимом движения нагреваемой среды. В свободном потоке в зависимости от величины определяющего комплекса критериев (Ог, Рг), различают три режима движения переходный, основной ламинарный и вихревой. Значения сип для этих режимов приведены в табл. 16. [c.114] Основной ламинарный Вихревой. [c.115] При использовании формулы (272) для горизонтальных плит определяющим размером является меньшая сторона плиты. Коэффициент теплоотдачи зависит от положения поверхности нагрева горизонтальной плиты. Если теплообменная поверхность обращена кверху, то рассчитанное значение а увеличивают на 30%, если вниз, то а уменьшают на 30%. [c.115] При вихревом режиме, который представляет практически наибольший интерес, теплоотдача не зависит от геометрических размеров тел (процесс автомодельный). [c.115] Опыты показали, что если (Ог, Рг) 10 3, то с = 0,5, п = О и, следовательно, критерий Нуссельта является постоянной величиной, равной 0,5. В этом случае возникает так называемый пленочный режим, при котором теплоотдача полностью определяется теплопроводностью среды (а = 0,5 Х1(1). Такой режим весьма неустойчив и возможен при очень малых тепловых потоках и разности температур. [c.115] При этом в качестве определяющей принята средняя температура жидкости //= 0,5(/ц,, ч-а в качестве определяющего размера — толщина прослойки 6, независимо от формы прослойки (ограниченного пространства). [c.116] Теплоотдача при вынужденном движении жидкостей и газов в трубах и каналах характерна для трубного пространства кожухотрубчатых элементных, двухтрубных, витых, погружных, оросительных, спиральных и других теплообменников. [c.116] В зависимости от гидродинамического режима движения теплоносителя теплообмен при вынужденной конвекции разделяют на три характерных случая. [c.116] Физические параметры рабочих сред, входящие в критерии подобия, следует иыбирать при средней температуре жидкости, которая в данном случае является определяющей. Канал в сечении может быть кругом, квадратом, треугольником, прямоугольной трапецией, щелевым (а й = 1 40), кольцевым ( 2 с1 = = 1 5,6) и сложным (в трубе большого диаметра расположены три или четыре трубы меньшего диаметра). [c.116] Специальные опыты показали что уравнение (276) пригодно также для расчета процесса теплоотдачи при продольном омы-вании многотрубного пучка жидкостью. [c.117] Вернуться к основной статье