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 про мышленности. В теплообменных аппаратах теплопередача от одной среды к другой через разделяющую их стенку обусловливается рядом факторов и является сложным процессом, который принято расчленять на три элементарных вида теплообмена теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. [c.116] 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.116] Зависимость коэффициента теплоотдачи от характера и скорости движения рабочих сред, их физических свойств, размеров и формы поверхности теплообмена и других факторов весьма сложна и на современном уровне науки еще не может быть установлена теоретическим путем. [c.116] Ро = — критерий Фурье, характеризующий теплообмен при нестационарном тепловом потоке. [c.116] Ре = —— критерий Пекле, характеризующий теплообмен в потоке (ядре) теплоносителя. [c.117] Не = — — критерий Рейнольдса, характеризующий гидродинамический режим вынужденного движения теплоносителей. [c.117] Сг= А11 — критерий Грасгофа, характеризующий режим движения при свободной конвекции. [c.117] Са = —критерий Галилея, характеризующий влияние силы тяжести и вязкости. [c.117] Рг =- —критерий Фруда, характеризующий действие сил тяжести в потоке теплоносителя. [c.117] Все эти величины могут быть выражены в любой, но обязательно одноименной для всех величин системе единиц с тем, чтобы критерии оставались безразмерными. [c.117] Исходя из теории подобия любую зависимость между переменными, характеризующими какие-либо явления, можно представить в виде обобщенной зависимости между критериями подобия. Для конвективного теплообмена в самом общем случае такая обобщенная зависимость выражается как функция критериев подобия, составленных из величин, характеризующих данный процесс. [c.117] При рассмотрении более сложных процессов, например теплоотдачи при изменении агрегатного состояния рабочей среды, в расчетные критериальные уравнения вводятся новые критерии, отражающие особенности этих процессов. Критериальные уравнения типа (6, 5), (6, 6) 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.118] Ниже приводятся рекомендуемые для расчетов критериальные уравнения в наиболее важных случаях теплоотдачи. [c.118] Процесс теплообмена при свободном движении жидкости наблюдается при нагреве помещений печами и отопительными приборами, при охлаждении паропроводов, обмуровке паровых котлов, промышленных печей и потере тепла в окружающую среду от других теплообменных устройств. Теплоотдача в свободном потоке встречается также в малопроизводительных аппаратах погружного типа. Этот случай теплоотдачи характеризуется малой интенсивностью теплообмена. [c.118] Следует различать теплоотдачу при свободном движении жидкости в неограниченном и в ограниченном пространствах. [c.118] Теплоотдача в неограниченном пространстве. Предполагается, что свободное движение жидкости происходит в большом неограниченном) пространстве, причем имеет место либо нагревание, либо охлаждение. [c.119] Значения константы с и показателя степени п зависят от режима движения нагреваемой среды. В свободном потоке, в зависимости от определяющего комплекса критериев (СгРг) различают три режима движения переходный, основной ламинарный и вихревой. Значения сип для этих режимов приведены в табл. 12. [c.119] Основной ламинарный. . Вихревой. . [c.119] Ур-ние (б, 7) применимо для капельных и газообразных жидкостей при Рг 0,7 и смывании тел любой формы и размеров. Определяющей температурой в данном случае является средняя температура пограничного слоя = 0,5(// -j- t ), где — температура стенки tf — температура среды вне зоны, охваченной процессом. В качестве определяющего размера приняты для труб, проволок, шаров — диаметр, для плит — их высота h. [c.119] Ф-ла 6, 7) справедлива и для горизонтальных плит, но при этом определяющим размером является меньшая сторона плиты. Коэффициент теплоотдачи зависит от положения поверхности нагрева горизонтальной плиты. Если теплообменная поверхность обращена кверху, то а на 30% увеличивается, а если книзу, то а на 30% уменьшается. [c.119] Вернуться к основной статье