ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоотдача в переходной области движения (между ламинарной и турбулентной) из "Теплопередача и теплообменники" Этой теме посвящено много теоретических работ и сравнительно мало экспериментальных исследований. В промышленной технике чаще встречается теплоотдача в турбулентном потоке, так как обычно применяемые скорости превышают критическую. [c.177] Если считать поток ламинарным, то следует помнить, что в нем нет конвекции к стенке. В самом определении ламинарного потока заключается положение о параллельном и однонаправленном характере скоростей, что исключает завихрения теплоносителя. Теплопередача здесь может происходить только путем теплопроводности от внутренних слоев потока к стенке, или наоборот. [c.177] Трудности решения такого процесса теплопередачи и согласования формул с результатами опытов заключаются в следующем. [c.177] Вследствие непараболического распределения скоростей у входа в трубу тоже возникают изменения в потоке. [c.178] Ламинарное движение в потоке устанавливается лишь на некотором расстоянии от входа потока в трубу. У входа начинает формироваться пограничный слой заторможенной жидкости ламинарного характера. В середине потока существует постоянная скорость. По мере удаления от входа ламинарный слой растет, в конце концов сходится на оси трубы и, начиная с этого сечения, в трубе будет ламинарное движение потока. Таким образом, профиль скоростей постепенно становится параболическим, характерным для ламинарного потока. Рис. 3-22 дает картину изменения распределения скоростей в трубе. [c.178] Длина трубы, необходимая для стабилизации профиля скоростей ( = 0,0288 Не /), отличается от обязательной длины трубы для стабилизации профиля температур (1 = 0,05 НеРг ). [c.179] Только упрощения, введенные для строго ламинарного потока, сделали возможным точный математический анализ этого явления (гл. IV). [c.179] Толщина пограничного слоя х зависит от О, т]. Пограничный слой расширяется до всего сечения. [c.181] Уравнение, выведенное на основе точного математического анализа. [c.181] Ряд опубликованных работ имеет своей делью согласование этого уравнения с опытными данными. Однако конкретный вид этой зависимости определяется принятой величиной средней разности температур. [c.182] Здесь постоянная получила поправку, учитывающую неизотермич-ность потока. Коэффициент вязкости -ц определяется при температуре ср. а 7]ст при ср . [c.183] Как видно, длина Ь трубы оказывает большое влияние. С увеличением длины трубы величина а уменьшается. [c.183] О —нагревание жидкости, X —охлаждение жидкости. [c.183] Разница в результатах при нагревании и охлаждении устраняется, если применить коэффициент С по уравнению (3-54) вместо С =1,62. [c.183] Рассмотренные уравнения, однако, не включают случаев, в которых к практически параллельному движению частичек жидкости прибавляется еще заметное их движение к стенке (или от нее) вследствие сильных тепловых потоков. Такие течения появляются в особенности у агентов с небольшой вязкостью, например у газов, создавая дополнительную конвекцию. Характер движения такого потока сложный. Это будет комбинация вынужденного ламинарного потока со свободным движением, возникшим самопроизвольно в массе агента. Случаи смешанного характера движения агента будут подробно рассмотрены в гл. III, стр. 263. [c.184] Теплоотдача при ламинарном потоке, движущемся в поперечном направлении к трубе или к пучку труб, была исследована только экспериментально. Результаты объединены функциями, включающими как турбулентный, так и ламинарный потоки. Эти формулы рассмотрены в предыдущем разделе. [c.184] Пример 33. Через холодильник, изготовленный из труб 0 51/57 X 2000 мм, протекает чистый (100%-ный) глицерин со средней температурой 20° С и средней скоростью 0,5 м1сек средняя температура стенки равна 12,5° С. Рассчитать коэффициент а. [c.184] Отличая поведение теплоносителей в турбулентном потоке в трубе от поведения в ламинарном потоке, мы приняли, согласно принципам гидродинамики, что переход от одного режима движения к другому происходит при значении критерия Рейнольдса в пределах 2100—2300. Это справедливо тогда, когда мы пользуемся обычным выражением критерия Рейнольдса, а не модифицированными, которые имеют лишь расчетное значение и являются пропорциональными обычному числу Рейнольдса. Когда пользуются модифицированными критериями Рейнольдса, переход от ламинарного движения к турбулентному происходит также при некоторых постоянных значениях, но эти значения не укладываются в указанные выше пределы. Кроме того, надо помнить, что переход от одного режима потока к другому происходит плавно, и имеет место некоторый переходный режим, где строго ламинарный характер движения исчезает при Не 2100—2300, но турбулентный поток (в полном смысле этого слова) появляется только при сравнительно высоких значениях критерия — при Не = 10000. Чем выше вязкость агента, тем труднее возникает турбулентный режим потока. У переходного режима тем шире границы, чем выше вязкость агента, однако они не выходят из пределов Не ь 2100—10 000. [c.185] Как видим, степень при критерии Рейнольдса зависит от характера движения потока. Кроме того, в формуле для ламинарного потока имеется зависимость от длины трубы, в то время как в турбулентном потоке а не зависит от длины трубы (исключая начальный участок трубы). [c.186] Проще всего воспользоваться методом приближения и заменить переходную кривую прямой. Тогда рассчитаем критерий Нуссельта, во-первых, для Не = = 2100 по уравнению для ламинарного потока и, во-вторых, например для Не = = 10 ООО для турбулентного 10 потока. Затем соединим обе точки прямой и найдем на ней значение, соответствующее среднему критерию Рейнольдса, для которого ищем а. [c.186] Вернуться к основной статье