Сравнение поверхностей при поперечном обтекании

Недостатком методи , использующих в качестве оценки поверхностей отношения величин и имеющих в знаменателе температурный напор, является невозможность сравнения аппаратов с различными схемами обтекания, когда при поперечном обтекании температурный напор является функцией степени приближения перекрестного тока к противотоку. Кроме того, для всех рассмотренных методик, использующих графический способ сравнения, полученные зависимости оказываются справедливыми лишь для конкретных параметров теплоносителя. Смена теплоносителя или его параметров приводит к необходимости заново строить графики. [c.12]

Рассмотрим одностороннее обтекание поверхности теплообмена при Яст = 0 и отсутствии местных сопротивлений и ускорения потоков. В этом случае для сравнения схем движения можно использовать (2.35). Входящие в это уравнение коэффициенты Ггj и являются функцией формы поверхности теплообмена. В дальнейшем будем рассматривать простейший вид этой поверхности — трубный пучок. В качестве заданной примем схему с поперечным обтеканием. Результаты решения (2.35) с использованием нормативов [34, 35] для расчета коэффициентов С и представлены на рис. 5.4 в виде зависимости Ке1 Р от минимального относительного шага а и степени приближения перекрестного тока к противотоку е. График показывает, что Ке1 Р существует при всех рассмотренных значениях 1,5 3. С увеличением о значение Ке1 Р [c.82]

При одной и той же усредненной скорости потока теплоносителя теплоотдача может быть различной в зависимости от расположения поверхности нагрева по отношению к потоку и от формы поверхности нагрева, так как все указанное сказывается на реальной толщине пограничного слоя. В уравнении (89) это сказывается на величине коэффициента к. Например, известно, что при одних и тех же значениях чисел Яе и Рг при поперечном обтекании одиночной трубы по сравнению с продольным коэффициент теплоотдачи конвекцией возрастает более чем на 30%. [c.96]

В гл. 7 содержатся данные, характеризующие движение газа в круглых трубах, трубах прямоугольного сечения с различным соотношением сторон, поперечное обтекание шахматных пучков круглых труб и течение через сетчатые наса-дочные поверхности. Для некоторых случаев расчета предпочтительнее рекомендовать эти данные по сравнению с экспериментальными данными, приведенными в гл. 10, за исключением тех случаев, когда рассчитываемая поверхность полностью идентична поверхности, рассмотренной в гл. 10. [c.18]

Уравнения для теплоотдачи при вынужденном продольном или поперечном обтекании труб можно получить с помощью анализа размерностей. Как видно из рис. 1.1, наружная и внутренняя поверхности труб могут быть развиты либо с помощью дополнительных ребер, укрепляемых на стенке, либо путем экструзии (выдавливания) ребер из материала самой трубы. В этой книге гладкие трубы рассматриваются главным образом с точки зрения возможности их развития и создания сребренных поверхностей различных геометрий, а также как эталон для сравнения с оребренными трубами по эффективности и стоимости. [c.33]

Таким образом, все изменение температуры жидкости сосредоточивается в сравнительно тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности тела. В гл. 7, рассматривая теплоотдачу при обтекании плоской поверхности неограниченным потоком жидкости, мы выясним условие, при котором выполняется неравенство к< 1, где к — толщина теплового пограничного слоя. Толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев Ь к к ъ общем случае не совпадают — это зависит от рода жидкости и некоторых параметров процесса течения и теплообмена. Будем полагать, что они одного порядка =0(6). Ввиду малости толщины теплового граничного слоя можно пренебречь теплопроводностью вдоль слоя по сравнению с поперечным переносом теплоты, т. е. положить [c.142]

Решение краевых задач теории нестационарного диффузионного пограничного слоя на внешней или внутренней поверхностях капли в принципе может быть получено разными методами. Так, для определения диффузионного потока к поверхности капли в установившемся стоксовом потоке при внезапном включении реакции в [61] было использовано преобразование Лапласа по времени. Анализ конвективной теплопередачи к криволинейной стенке при потенциальном обтекании проводился в [183] при помош и синус-преобразования Фурье по поперечной координате. Однако наиболее удобным и быстро ведущим к цели является метод введения вспомогательных функций координат и времени в качестве новых переменных. Эти функции выбираются таким образом, чтобы удовлетворялись определенные дифференциальные соотношения. В результате для отыскания зависимости искомого поля концентрации или температуры от вспомогательных функций получаем более простое, по сравнению с исходным, дифференциальное уравнение. Очевидно, что в каждой конкретной задаче число этих функций и сами они могут выбираться по-разному — важно лишь, чтобы как промежуточные дифференциальные соотношения, так и итоговое уравнение для искомой функции имели достаточно простую структуру. [c.276]

Рассмотрим второй предельный случай движения потока газа или жидкости при обтекании твердых тел, когда силы вязкости пренебрежимо малы, что справедливо при больших значениях числа Рейнольдса. В этом случае уравнения Навье — Стокса упрощаются на основании следуют,их рассуждений [2] на некотором расстоянии от обтекаемого твердого тела вследствие малой вязкости в потоке преобладают силы инерции, причем жидкость не скользит по поверхности тела, а как бы прилипает к ней. Переход от скорости, равной нулю, к скорости Шо на некотором расстоянии от обтекаемой поверхности происходит постепенно в пограничном слое, называемом иногда слоем трения. В этом слое градиент скорости йт/йу в направлении, перпендикулярном обтекаемой поверхности, очень велик, а поперечная составляющая скорости Шу очень мала по сравнению с Wx, и в уравнениях Навье — Стокса, записанных для двухмерного стационарного ламинарного пограничного слоя несжимаемой жидкости [c.110]

Следует также отметить еще один возможный механизм, способствующий преобладающему развитию вторичных течений 1-го рода в окрестности передней кромки. Он обусловлен центробежными силами, возникающими при безотрывном обтекании криволинейной поверхности. Известно, что при обтекании выпуклой криволинейной стенки рейнольдсовы касательные напряжения и уровни турбулентной энергии существенно уменьшаются по сравнению с эквивалентными сдвиговыми слоями в прямолинейном течении. Следовательно, в окрестности передней кромки исследуемых конфигураций напряжения Рейнольдса, по-видимому, настолько ослаблены, что они не в состоянии индуцировать поперечное течение противоположного знака (вторичное течение 2-го рода). По этой причине роль центробежных сил в этом процессе в зависимости от конкретной геометрии может оказаться весьма важной. [c.150]

Несмотря на указанный недостаток сравнения поверхностей при Q=var методика [4] при других условиях имеет большое практическое значение, так как в ней впервые введены при сравнении поверхностей новые характеристики масса, объем, габаритные размеры. Чтобы методика была универсальной и независящей от температур потоков, был предложен переход к системе относительных координат. Так, вместо отношения -Q N рассматривалось отношение iQ2lQi)l N1IN2) и т. д. Сделана попытка провести сравнение поверхностей при двухстороннем обтекании для простейшего случая отсутствия термического сопротивления стенки, одинаковых теплофизических свойств обоих потоков и поперечного обтекания трубного пучка с постоянной длиной труб. Для нахождения Кб2 одного из потоков при заданном Rei (числа Re2 и Rei названы авторами сопряженными) предлагался графический способ, [c.10]

В [5] показано, что судить о преимуществе той или иной поверхности по коэффициенту Е еще недостаточно , так как большое влияние на эту величину оказывает ско-рость потока. Необходимы дополнительные условия для правильного сравнения поверхностей. Таким условием в [5] взято постоянство отношения No = N F для сопоставляемых вариантов, а разница в съемах теплоты в этих вариантах находилась по графику E(Nq). Для оценки габаритных размеров был введен коэффициент компактности, представляющий собой отношение площади поверхности нагрева к занимаемому объему, т. е. П=Р/У. Оценка поверхностей по габаритным размерам проводилась по графику E No n). При =idem меньшие габаритные размеры имеет поверхность, у которой величина NolU меньше. На основании этой методики проведено сравнение поперечного внешнего обтекания труб и течения в трубе. Покачано безусловное преимущество внешнего обтекания, что нашло применение при разработке малогабаритных теплообменников, идея создания которых — сочетание преимуществ пластинчатых и профильных поверхностей. Практическая реализация этой идеи — изготовление теплообменников из штампованных листов — открыла новое направление при создании высокоэффективных поверхностей для регенеративных воздухоподогревателей ГТУ. [c.10]

Во-первых, это поиск высокоэффективных поверхностей, например в калориферостроенни [16], при создании рекуперативных подогревателей в парогенераторостроении [17, 18], при проектировании регенераторов ГТУ, воздухоподогревателей котельных установок [19] и т. д. Сюда же можно отнести и сравнение различных схем движения теплоносителя (продольное, поперечное с различными углами атаки), а также сравнение пространственного расположения каналов один относительно другого (шахматная и коридорная компоновки). Правильный выбор ориентации поверхности относительно движения теплоносителя может рассматриваться как один из способов создания высокоэффективной теплообменной поверхности. Примером может служить работа [20], где переход от шахматного расположения труб к коридорному при поперечном обтекании позволил найти такую ориентацию поверхности, при которой ее эффективность оказалась максимальной. [c.14]

Во-вторых, полученные критерии сравнения могут быть использованы как критерии оптимизации теплообменников при заданной несущей поверхности. Например, в [21, 22] было исследовано спиральноленточное гофрированное оребрение трубчатой поверхности и были найдены оптимальные решения для поверхности данного типа высота ореб-рения, число петель в витке. В [7, 23] по максимальному теплосъему и минимальным затратам энергии на прокачку газа, т. е. по максимальному значению энергетического коэффициента, найдено оптимальное отношение скоростей потоков в заданной поверхности теплообмена. Критерии сравнения могут быть использованы для нахождения оптимального пространственного расположения каналов. Так, в [24—26] найдены оптимальные относительные шаги трубных пучков шахматной компоновки при поперечном обтекании потоком газа, причем в [24] расчеты проведены для дымовых газов с учетом золоотложения на поверхности нагрева, а в [25, 26] использовались критериальные уравнения по теплоотдаче и аэродинамике для чистых газов. Отметим, что в [24—26] исследовалось лишь одностороннее наружное обтекание. [c.14]

Многообразие методик показывает необходимость создания единой универсальной методики. Естественно, эта методика должна быть основана на уравнениях теплоотдачи и гидроаэродинамики, которые используются при расчете теплообменников, а вычисления критериев сопоставления поверхностей не должны требовать большого О бъема работ. В этом отношении аналитический метод с использованием отношения критериев является более универсальным, чем графический. Однако аналитический метод реализуется в литературе лишь для простейшего случая— одностороннего наружного обтекания. Двухстороннее обтекание остается до сих пор неизученным. Причина ЭТОГО в том, что аналитическое решение для двухстороннего обтекания относительно сложно, так как нахождение сопряженных чисел Ке (или скоростей) в широком диапазоне чисел Ке при ручном счете весьма трудоемко. В этом случае единственным путем решения задачи является применение ЭВМ. Кроме того, существующие работы по рациональной компоновке гладкотрубных пучков при различных схемах обтекания и сравнение этих схем недостаточно полны, так как не охватывают весь диапазон режимных параметров теплоносителя, и часто основаны на устаревших формулах по теплоотдаче и аэродинамике поперечное обтекание исследовано лишь при большом числе труб по ходу потока сравнение коридорной и шах)матной компоновок т1рубного пучка проведено для фиксированных решеток с определенными значениями относителыных шагов. Оптимизация геометрии решетки пр ведена лишь для одностороннего обтекания трубного пуч ка шахматной компоновки, а коридорный пучок не рассматривался. Доста- [c.15]

При изготовлении ребер из тонкой проволоки эффективная длина ребра равна половине окружности и потому очень мала. Однако пластинчато-стерженьковые поверхности характеризуются весьма высокими значениями коэффициента сопротивления, обусловленными главным образом отрывом пограничного слоя при поперечном обтекании стержней. Тем не менее высокие значения коэффициента теплоотдачи дают во многих случаях выигрыш по сравнению с потерями, свя- [c.119]

Пластинчато-стерженьковые поверхности являются примером развитой поверхности, в которой высокие значения коэффициента теплоотдачи обусловлены тонким пограничным слоем на ребрах. При изготовлении ребер из тонкой проволоки эффективная длина ребра равна половине окружности и потому мала. Пластинчато-стерженьковые поверхности характеризуются весьма высокими значениями коэффициента сопротивления, обусловленными главным образом отрывом пограничного слоя при поперечном обтекании стержней. Однако высокие значения коэффициента теплоотдачи дают во многих случаях выигрыш по сравнению с потерями, связанными с высоким значением коэффициента сопротивления, что и определяет целесообразность применения таких поверхностей. Условное обозначение этих поверхностей показано на рис. 1.212. [c.576]

Пузырьки больших размеров приобретают форму диска (см. рис. 70), толщина которого h мала по сравнению с поперечным размером L В. этом случае можно оценить по порядку величины скорость подъема пузырька, а также толщину диска /г. Мы будем предполагать, что картина обтекания пузырька в принципе остается той же, что и при умеренных числах Рейнольдса, так что распределение скоростей жидкости слабо отличается от распределения скоростей в потоке идеальной жидкости. На поверхности дефЬрмированного пузырька радиальная слагающая скорости обранхается в нуль, а тангенциальная — близка к скорости внешнего потока (скорости подъема пузырька) [c.449]

Приведены в табл. II. 1. При Ке л Ке р значения б для шероховатых и гладких труб в пределах погрешности опытов совпадают. Следовательно, при ламинарном режиме движения пленки ее толщина может рассчитываться, как и для гладкой поверхности, по уравнению (11.17). При РСдл > Квкр значения б для шероховатых труб существенно зависят от вида шероховатости и плотности орошения. Так, если для трубы с поперечной. накаткой при Кбцл = 10 получили б = 1,02 мм, то при том же значении Ке л для трубы с шахматной накаткой б = 1,8 мм. С учетом жидкости, находящейся между выступами шероховатости, средняя толщина пленки жидкости на шероховатых поверхностях на 23—65% больше, чем на гладкой поверхности. Уменьшение средней толщины пленки для трубы с. поперечной накаткой по сравнению с другими трубами объясняется уменьшением гидравлического сопротивления при обтекании выступов шероховатости вследствие [c.59]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология