ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные особенности процесса теплообмена в трубах при ламинарном течении теплоносителей из "Тепломассообмен Изд3" В промышленных и энергетических установках обычно наблюдаются турбулентные режимы течения теплоносителей. Объясняется это тем, что существуют некоторые оптимальные значения скорости жидкости, которые обеспечивают достаточную компактность теплообменного аппарата и допустимое значение гидравлического сопротивления. Эти значения скорости соответствуют большим числам Рейнольдса. Так, например, для воды оптимальными считаются скорости, лежащие в пределах 0,1—5 м/с. Задаваясь значениями V = 1 м/с, V = 0,2 10 м /с, получаем, что при диаметре трубы с/ = 20 мм Ке = 10 Ке р. [c.247] Сказанное вовсе не означает, что изучение теплоотдачи в условиях ламинарного режима течения не имеет практического значения. При течении вязких жидкостей (технических масел) и в других случаях числа Ке часто не превышают Ке р. Следует отметить, что для жидкометаллических теплоносителей коэффициенты теплоотдачи достигают высоких значений и при ламинарном течении. При этом гидравлическое сопротивление может быть очень мало. [c.247] Как указывалось выше (см. 8.1), при Ке Ке р длина начального гидродинамического участка при определенных условиях может быть большой и превышать длину (высоту) теплообменного аппарата. Для теплоносителя с числом Рг 1 / т г- жидких металлов Рг 1, для технических масел Рг 1. В первом случае во втором / / р. Эти оценки показывают, что на практике процесс теплообмена в трубах может происходить в условиях постоянного нарастания теплового и динамического пограничных слоев, т.е. в отсутствии гидродинамической и тепловой стабилизаций. При этом коэффициент теплоотдачи изменяется на всем протяжении трубы, а его среднее значение даже для длинной трубы (в отличие от турбулентного режима течения) существенно зависит от //с/. При расчете гидравлического сопротивления необходимо также учитывать зависимость коэффициента сопротивления трения от продольной (осевой) координаты трубы. [c.247] Физические свойства жидкости зависят от температуры, вследствие чего профиль скорости в трубе в условиях теплообмена может сильно отличаться от профиля скорости в случае изотермического течения. Так как гидродинамика потока влияет на распределение температуры, изменение профиля скорости сказывается на теплоотдаче. При ламинарном режиме (малые скорости течения) зависимость плотности жидкости от температуры является причиной появления в трубе интенсивных токов свободной конвекции, существенно изменяющих картину течения. [c.248] При этом теплоотдача зависит от направления теплового потока (от стенки к жидкости или наоборот), от расположения трубы в пространстве (вертикальное или горизонтальное), а при вертикальном расположении еще и от того, куда движется жидкость (вверх или вниз). Если термогравитационные силы в потоке жидкости соизмеримы с инерционными силами, то переход к турбулентному режиму произойдет при значении числа Re, отличающемся от его значения в изотермических условиях. [c.248] Наиболее просто теоретически решаются задачи теплообмена в трубах при постоянных свойствах жидкости. В этом случае распределение скорости в ламинарном потоке не зависит от температурного поля, и это распределение можно найти, решая уравнения гидродинамики. Результаты решения гидродинамической задачи используются при нахождении температурного поля и теплоотдачи с помощью уравнения энергии. [c.248] Задача расчета теплообмена упрощается, если принять, что профиль скорости не изменяется по длине трубы. В этом случае справедлив параболический закон Пуайзеля (см. 8.1). Иногда для упрощения решения полагают, что скорость не зависит как от радиуса трубы, так и от ее длины (модель стержневого течения). [c.248] Изучение теплоотдачи при течении жидкости с постоянными свойствами имеет смысл потому, что, во-первых, при этом проще выяснить основные закономерности теплообмена и, во-вторых, этот случай является предельным случаем пренебрежимо малого влияния переменности свойств. Внося соответствующие поправки в полученные результаты можно получить расчетные формулы, удобные для практического применения. [c.249] Вернуться к основной статье