Теплообмен при турбулентном течении в трубах

Теплообмен при турбулентном течении в круглых трубах. Рассмотрим турбулентное течение в круглой трубе с установившимся профилем скорости. [c.106]

В [30] проведен численный анализ турбулентного течения в трубах с идеализированными прямыми ребрами. Необходимые для модели турбулентности константы получены из экспериментальных данных по воздуху. Поскольку ожидается дальнейшее усовершенствование численных методов, можно будет рассчитывать теплообмен для более широкого класса геометрий и жидкостей без обращения к большим экспериментальным программам. [c.324]

Рис. 3.22. Распределение температуры в круглой трубе при теплообмене в условиях полностью развитого турбулентного течения при числе Рейнольдса, равном 10 ООО, и нескольких значениях числа Прандтля (заимствовано ил работы [35]).

Из выражения (III. 8) следует, что при турбулентном течении максимальная скорость на оси потока близка к средней скорости по сечению трубы. Перемешивание в ядре потока практически одинаково как в продольном, так и радиальном направлениях. Это означает, что в ядре потока массо- и теплообмен не ограничены. Остается тормозящим фактором теплоотдачи от стенки к ядру потока пограничная пленка, толщина которой [c.113]

В настоящее время мы располагаем значительным числом решений задач о теплообмене при турбулентном течении жидкости в трубе, основанных по аналогии между обменом, импульсом и теплотой. [c.136]

Согласно работе В. Г. Фастовского и А. Е. Ровинского, теплоотдачу при турбулентном течении жидкости в змеевиках можно вычислять по уравнению М. А. Михеева (109), введя в него поправку, учитывающую влияние на теплообмен кривизны трубы, e ap= 1 + 1,8 dID. Эта рекомендация распространяется на область изменения чисел Рейнольдса от Re=16,4/y /// до Re==185 (d/D) , . [c.143]

Визуализация течения таким образом обнаруживает тот неожиданный и знаменательный факт, что в треугольных трубах при гидродинамически. развитых условиях ламинарное и турбулентное течения существуют совместно. Следует ожидать, что такие ламинарные области обычно существуют вблизи углов некруглых труб. Их существование имеет большое значение в различных приложениях. Можно, например, подозревать, что они препятствуют теплообмену между стенкой трубы и жидкостью вблизи этих углов. [c.264]

В компактных теплообменниках, использующих в качестве теплоносителя воздух при атмосферном давлении, ввиду малых гидравлических радиусов проходных сечений для воздуха и ограничений по мощности, затрачиваемой на прокачку, рабочий диапазон чисел Рейнольдса составляет 1000 -ч- 5000. Другими словами, рабочая область — это переходная область от ламинарного течения к турбулентному. При работе в этой области лучше всего выбирать такую геометрию теплообменной матрицы, которая вызывала бы некоторую турбулентность потока при малых числах Рейнольдса. Кривые рис. 11.7 свидетельствуют о том, что при использовании матрицы из сплющенных труб с рифлеными ребрами (поверхность № 9,68 — 0,870) нерегулярности геометрии вызывают в потоке воздуха турбулентность, достаточную для улучшения коэффициента теплоотдачи при числах Рейнольдса вплоть до 500, при которых коэффициенты теплоотдачи для плоских и рифленых ребер становятся одинаковыми (хотя фактор трения все еще несколько выше для рифленых ребер). Заметим также, что наклон кривых для фактора трения на рис. 11.7 становится более крутым при числах Рейнольдса, меньших примерно 2000. Это означает, что хотя течение преимущественно является турбулентным, ламинарный подслой в пограничном слое утолщается по сравнению с развитым турбулентным течением. [c.214]

В заключение необходимо сделать еще одно замечание, касающееся использования корреляций, приведенных на рис. 13-4, для характеристики течений в каналах некруглого поперечного сечения. Для течений с сильно развитой турбулентностью можно применять [3] понятие среднего гидравлического радиуса, определяемого формулой (6.23). Чтобы можно было описывать теплообмен в некруглых трубах с помощью эмпирической корреляции, найденной для круглых труб, в числах Рейнольдса и Нуссельта, входящих в указанную корреляцию, нужно заменить диаметр В учетверенным средним гидравлическим радиусом 4/ - [c.377]

Теперь, отказываясь от ограничения Рг=1, мы должны исходить из более полной картины течения. Ранее при рассмотрении турбулентного течения в трубе ( 10) уже была введена двухслойная модель течения, причем отмечалось, что из-за чрезмерной схематизации она в определенных отношениях внутренне противоречива и не может служить основой для точной количественной теории теплообмена. Тем не менее и здесь, при обсуждении более сложного вопроса о характере связи между теплообменом и гидродинамическим сопротивлением, временно сохраним эту модель, так как цель, которую мы ставим сейчас перед собой, заключается не столько в полу- [c.225]

Посредством вибраций можно улучшить структуру порошковых теплоизоляционных материалов и засыпать их в самые труднодоступные места аппаратов. Пульсациями жидкости интенсифицируется теплообмен и массо-обмен и осуществляется как образование, так и разделение газожидкостных смесей. В лабораторных условиях посредством вибраций достигалось значительное улучшение работы ректификационных колонн. Известно о выгодах ведения физических и химических технологических процессов в нестационарном, пульсирующем режиме. Колебания жидкости сопровождаются своеобразными явлениями. Так, при колебаниях тел в жидкости возникают не только колебательные, но и стационарные потоки. Именно последние потоки главным образом и интенсифицируют теплообмен. При колебаниях жидкости по трубам ламинарная форма движения оказывается значительно более устойчивой, чем при стационарном течении. В то же время сопротивление ламинарным колебаниям и теплопередача могут быть большими, чем при стационарном турбулентном течении. Некоторые особенности пульсирующих потоков следует учитывать при проектировании холодильно-газовых и иных машин. [c.363]

НОЙ ДЛИНЫ. Теплообмен в такой трубе можно осуществить достаточно просто, если снабдить ее рубашкой. Сложность применения этих аппаратов определяется небольшими скоростями реакций в жидкой фазе, вследствие чего необходима реакционная зона очень большой длины для достижения необходимой конверсии. Достаточно сказать, что непрерывно действующий проточный реактор для гидролиза дихлорэтана имеет трубы длиной около 1 км. Для увеличения эффективности процесса нужно обеспечить достаточную скорость течения жидкости в аппарате, чтобы поток был турбулентным. Только при этом условии достигаются требуемое перемешивание реакционной смеси по сечению трубы и достаточная теплопередача. [c.419]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В ТРУБАХ 10.1. Аналогия Рейнольдса [c.264]

Теплообмен при турбулентном течении в круглой трубе [c.267]

Целью гидравлического расчета является определение потерь давления при прохождении теплоносителя через теплообменный или тепломассообменный аппарат. Потери давления в первую очередь обусловлены сопротивлением трения, возникающим из-за вязкости жидкости. Это сопротивление существенно зависит от скорости теплоносителя. В первом приближении можно принять, что при турбулентном течении жидкости в трубе (см. 8.2) перепад давлений Ар на ее концах пропорционален квадрату скорости. От Ар зависит значение мощности, необходимой для перемещения жидкости, так как [c.523]

Турбулизирующие вставки в виде диафрагмы (рис. 45, а) размещают в трубе на определенном расстоянии одна от другой. При наличии таких вставок переход к турбулентному течению в трубах происходит при Ке = 140 (для труб без вставок при Ке = 2300), что позволяет приблизительно в 4 раза интенсифицировать теплообмен. Вставки в виде дисков (рис. 45, б) с определенным шагом укрепляют на тонком стержне, вставленном в трубы. По своему воздействию на поток такие вставки близки к диафрагмам. Спиральные вставки (рис. 45, в) обычно изготовляют из тонких алюминиевых или латунных лент. При низких значениях Ке они позволяют повысить коэффициент теплоотдачи в 2—3 раза. [c.95]

Что касается вопроса о теплообмене при конденсации водяного пара на горизонтальных трубах в условиях турбулентного течения пленки конденсата, то здесь надежные данные отсутствуют. [c.21]

Ряд аналитических решений для теплопередачи и гидравлического сопротивления при движении в гладких трубах собран в гл. 6. в ней даны достаточно полные решения для случаев ламинарного и турбулентного течения в круглых трубах. Представлены обширные данные о теплообменных поверхностях, состоящих из концентрических круглых труб (труба в трубе), включая методику расчета асимметричного нагрева таких поверхностей. Рассмотрены, хотя и менее полно, трубы прямоугольного и треугольного сечений. Аналитические решения, представленные в гл. 6, не ограничиваются диапазоном чисел Прандтля для газов в отличие от экспериментальных данных, со- [c.17]

Кинни и Сперроу [183] дали численное решение задачи о теплообмене при турбулентном течении парогазовой смеси внутри трубы с пористой стенкой. Результат этого решения был представлен [27] в форме зависимости вида (5.31) [c.167]

Известно, что аналогия между теплообменом и трением для шероховатых поверхностей при турбулентном течении зависит от типа шероховатости. Решение задачи для эквивалентной песочной шероховатости приведено в [21], Недавно появившаяся работа рассматривает поверхности, которые можно производить промышленным способом. В [22] коэффициенты теплоотдачи для труб с шероховатостью в виде квадратных повторяющихся ребер обобщены на основе корреляций для коэффициента трения с использованием функции подобия Никурадзе числа Рейноль- [c.323]

Значения tax и вых определяют экспериментально. По ним при известном давлении на входе и на выходе из трубы находят значения Лвк и йиых. Для измерения оых иримеияют смесительные устройства, теплоизолированные от окружающей среды. Наиболее эффективны смесители, состоящие из набора чередующихся по ходу потока дисков с центральными и периферийными отверстиями. Количество дисков, обеспечивающих полное перемешивание жидкости и выравнивание температуры, подбирают опытным путем. Для турбулентных течений обычно достаточно четырех-пяти дисков (см, рнс. 8.27). Для ламинарных течений степень перемешивания может зависеть от числа Re перед смесителем. Для жидкостей с переменной теплоемкостью, например, при сверхкритическом давлении необходимо учитывать падение давления в смесителе (для адиабатных условий можно считать, что в смесителе происходит дросселирование при ft= onst). По измеренной температуре и давлению за смесителем находят энтальпию, которую принимают за энтальпию на выходе из трубы Лвых. Температуру за смесителем измеряют термопарами, помещаемыми в металлические гильзы (капилляры). Спай термопары должен иметь хороший тепловой контакт с гильзой (часто их приваривают к гильзе). Для уменьшения погрешностей измерения, связанных с отводом теплоты по гильзе, принимают меры, улучшающие теплообмен потока с гильзой сужают проходное сечение для увеличения скорости пото-1са, развивают поверхность контакта гильзы с потоком в месте расположения спая, помещая на конце гильзы звездочки из металлов с большой теплопроводностью. [c.427]

В работе [108] осуществлено аналогичное экспериментальное исследование с целью определить влияние естественной конвекции на теплообмен при течении воздуха в горизонтальной трубе при постоянной плотности теплового потока на стенке. Был сделан вывод, что при Re Ra = 10" вторичное течение становится весьма интенсивным и образуется пара симметричных горизонтальных вихрей. При Re Ra = 10 естественная конвекция оказывает заметное влияние на теплообмен в ламинарном течении. Было найдено, что критическое число Гейнольдса, при котором происходит переход к турбулентному режиму течения, зависит как от числа Рэлея, так и от уровня турбулентности втекающей жидкости. При высоких уровнях турбулентности на входе в трубу и отсутствии нагрева критическое число Рейнольдса составляет около 2000 и возрастает при увеличении числа Рэлея. Это объяснялось влиянием вторичного течения, подавляющего турбулентность. С другой стороны, при низком уровне турбулентности на входе критическое число Рейнольдса заметно выше (примерно 7700) и снижается при увеличении числа Рэлея. Усиливающееся вторичное течение вызывает переход к турбулентному режиму при меньших Re. На основании экспериментальных данных предложено следующее корреляционное соотношение аля критического числа Рейнольдса при низком уровне турбулентности течения во входном сечении трубы [c.644]

Переходим к процессу горения в угольном канале при турбулентном течении. Первое рассмотрение этого вопроса в предположении аналогии с задачей на теплообмен в трубе произведено Пуссельтом [321]. [c.294]

Задачу о теплообмене при турбулентном течении неньютоновских жидкостей в прямолинейных каналах и трубах экспериментально решили Т. Мизушина и Е. Куриваки. [c.142]

Цой П. В., Негматов Т. Теплообмен при ламинарно.м и турбулентном течениях жидкости в круглой трубе. — В кн. Теплофизика и теплотехника, вып. 33. Киев Наукова думка, 1977, с. 54—60. [c.410]

В последние два десятилетия широкое распространение получили теплоносители для мягкого регулируемого обогрева промышленных установок. В установках, работающих при атмосферном давлении, в качестве сред-теплоносителей для температур около 340 °С применяют минеральные масла или некоторые другие органические среды. Минеральные масла нетоксичны и некор-розионны, удобны в работе, сохраняют способность к прокачиванию даже при низкой температуре и не вызывают растрескиваний зимой на линиях и резервуарах. При высоких температурах они имеют удовлетворительную удельную теплоемкость (рис. 153) и малую вязкость, обеспечивая эффективный теплообмен. Работа с маслом гораздо менее опасна, чем с паром или щелочными металлами. Поточная схема нагревательной установки, работающей при низком давлении с принудительной циркуляцией, показана на рис. 154. Установка имеет первичный и вторичный контуры для предотвращения термических перегрузок в случае снижения или прекращения потребления тепла. Нагрев осуществляется электричеством, паром или открытым пламенем. При применении органических теплоносителей следует проявлять осторожность в отношении скорости течения среды в нагревательных трубах, которая должна быть всегда достаточно высокой для того, чтобы температура пленки жидкости-теплоносителя у стенки трубы никогда не достигала уровня начала крекинга или кипения. При турбулентном течении, которое является предпочтительным для высокой эффективности теплопереноса, тонкая пленка возле стенки остается в области ламинарного течения (граничное течение Прандтля, рис. 155 111.1051). Скорость ламинарного слоя наполовину меньше скорости жидкости в объеме трубы это предотвращает быстрый массообмен с турбулентной фазой. Толщина [c.360]

В. А. Николаевым и др. для проверки этой методики выполнено экспериментальное исследование по теплообмену в системе 2Ы02 2Ы04-0г при турбулентном течении газа в трубе в диапазоне давлений 1—60 ата, температур 140—600 °С и чисел Не = 10 —3-10 131]. [c.19]

В работе 3] проведен расчет теплообмена и сопротивления трения при турбулентном течении в трубах равновесно диссоциирующего водорода. На основе расчетных данных по теплообмену получено уравнение, обобщающее эти данные с точностью 6%, [c.53]

В работе [4] рассматривается теплообмен и сопротивление трения при турбулентном течении в трубе диссоциирующей четырехокиси азота. Полученные уравнения для расчета теплообмена и сопротивления трения совпадают с соответствующими уравнениями для диссоциирующего водорода [3]. Отличие заключается лищь в различных значениях констант xi и К2- Для диссоциирующей четырехокиси азота получены [c.54]

Для горизонтальных труб на среднюю по периметру теплоотдачу при турбулентном течении жидкости гравитационное поле практически не влияет. Это объясняется тем, что в обогреваемой трубе степень уменьшения теплоотдачи вблизи ее верхней образующей компенсируется увеличением теплоотдачи вблизи нижней образующей. Согласно А.Ф. Полякову, граница начала влияния термогравитации на вынужденное течение и теплообмен в горизонтальных трубах соответствует предельному числу Грасгофа [c.277]

При значениях числа Рейнольдса Re>2200 ламинарный режим течения нарушается, наступает переходный режим, который при Re>10 становится турбулентным. Разными авторами установлено, что коэффициент теплоотдачи при турбулентном течении мало зависит от граничных условий на поверхности стенок, но зато на теплообмен существенно влияют начальная турбулизация потока и форма входной кромки канала. Многообразие этих условий приводит к большому числу частных эмпирических зависимостей, однако можно указать на следующую закономерность длина /н участка тепловой стабилизации равна примерно (15-f-30) (будем полагать /н—20ii). Значение среднего числа (Nuoo)t на стабилизированном участке в турбулентном режиме течения в неограниченной прямой трубе ди -метром d [4,8] [c.81]