Теплоотдача ламинарное течение

Теплоотдача при ламинарном течении вязких жидкостей [c.60]

Выше было сказало, что теплоотдача от стенки к жидкости происходит всегда теплопроводностью через ламинарно текущий слой пленки. Однако теплопроводность жидкости является незначительной, вследствие чего пленка оказывает большое сопротивление передаче тепла. Поэтому важной задачей, поставленной развитием техники, является решение вопроса об интенсификации теплоотдачи путем существенного уменьшения толщины пленки ламинарного течения или разрушения ее. [c.99]

Для расчета теплоотдачи ири ламинарном течении воспользуемся уравнением (70) [c.177]

Приведем наиболее распространенные формулы для определения коэффициентов теплоотдачи нри движении жидкости в трубах. При ламинарном течении любой жидкости, когда Ке < 2000, для определения коэффициента теплоотдачи рекомендуется формула [c.58]

При чисто ламинарном течении конденсатной пленки коэффициент теплоотдачи от нее к стенке реактора можно рассчитывать по уравнению Нуссельта [2, 15, 16] [c.59]

Влияние волнового режима течения пленки конденсата на интенсивность теплоотдачи, как уже упоминалось, было теоретически и экспериментально исследовано П. Л. Капицей. Основной результат этих исследований заключается в выводе, что вследствие волнового режима течения пленки коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на вертикальной поверхности должен быть выше приблизительно на 20% по сравнению со случаем чисто ламинарного течения, которому отвечает формула (4.15) Нуссельта. Эта поправка была получена П. Л. Капицей при допущении, что изотермическое течение пленки имеет периодический волновой характер. В действительности же наблюдается беспорядочный нестационарный характер волнового движения пленки, обеспечивающий более интенсивное перемешивание жидкости и, как следствие этого, более интенсивную теплоотдачу. Для этих условий, как было показано Лабунцовым [95], поправка на волновое движение зависит от безразмерного комплекса Ке Ка ". Для большинства жидкостей при обычных условиях пленочной конденсации комплекс Ка = [c.128]

Вопрос о влиянии скорости пара на теплообмен при конденсации на вертикальной охлаждаемой стенке впервые теоретически был исследован Нуссельтом. Задачу решали для случая ламинарного течения пленки конденсата в предположении постоянства скорости парового потока вдоль поверхности конденсации, что позволило пренебречь падением давления на поверхности и внутри слоя пленки, а также изменением касательного напряжения трения на границе раздела фаз в направлении парового потока. При выводе расчетных зависимостей Нуссельт исходил также из постоянства коэффициента трения между паром и пленкой конденсата (С/п = 0,00515) и не учитывал влияние поперечного потока массы-конденсирующегося пара на изменение касательного напряжения. В результате была получена следующая зависимость для отношения коэффициентов теплоотдачи при движущемся и неподвижном паре [c.133]

Стекание конденсата каплями или небольшими прерывистыми струйками, с одной стороны, вызывает только локальные утолщения пленки на нижележащих трубах при несколько меньшей средней толщине ее по сравнению с равномерным распределением конденсата по длине трубы, и, с другой стороны, падающие капли и струйки вносят возмущения и нарушают ламинарное течение конденсата, способствуя образованию- волн и локальной турбулизации течения. Эти факторы обусловливают. соответствующее качественное изменение механизма переноса тепла в пленке, вследствие чего действительное влияние изменения толщины пленки на теплоотдачу в пучке горизонтальных труб оказывается значительно меньшим, чем это вытекает из упрощенной схемы стекания конденсата, принятой Нуссельтом. [c.137]

Коэффициент теплоотдачи при конденсации перегретого пара в условиях ламинарного течения пленки конденсата и медленно движущегося пара можно определить из соотнощения [86] [c.145]

Рис. УИ-31. Поправочный коэффициент е для учета влияния скорости течения пара на теплоотдачу при ламинарном течении пленки конденсата по вертикальной стенке

В качестве примера расчетных формул для теплоотдачи, в которых участвует число Грасгофа, можно указать следующие соотношения для ламинарного течения около вертикальной пластины [c.21]

Последнее обстоятельство является важным, так как, чтобы в результате решения конечно-разностных уравнений получить зависимость числа Нуссельта от числа Рейнольдса, эти уравнения должны быть справедливы для областей, примыкающих к стенкам, А там вклад турбулентности в переносные свойства потока может лишь ненамного изменять их по сравнению с ламинарным течением. Для таких условий, как уже отмечалось выше, модели турбулентности наименее разработаны, поэтому возможность получить указанным способом формулы для интенсивности теплоотдачи сильно ограничена. [c.41]

Тепловые граничные условия практически не влияют на коэффициент теплоотдачи в турбулентном течении кроме того, и влияние гидравлических условий на входе в этом случае не столь существенно, как при ламинарном течении. Тем не менее для очень коротких труб средний коэффициент теплоотдачи может быть в 2 раза больше, чем для длинных. [c.93]

Шероховатость поверхности в ламинарном течении проявляется слабо. В турбулентном же течении она может приводить к значительному увеличению коэффициента теплоотдачи при больших числах Рейнольдса. [c.93]

Гладкие прямые трубы. 1. Гидродинамическое развитое течение жидкости в термическом начальном участке. Хорошо известная задача Гретца— Нуссельта о теплоотдаче при течении несжимаемой жидкости с постоянными физическими свойствами в круглой трубе, с постоянной по длине температурой стенки и полностью развитым ламинарным профилем скорости решалась численно несколькими авторами. Для локальных чисел Нуссельта получены две зависимости [c.234]

Противоположно направленные свободная и вынужденная конвекции при ламинарном течении. В [4] считается, что теплоотдача для ламинарной свободной конвекции, противоположно направленной вынужденному движению, может быть описана с помощью (1), в котором знак + за- [c.318]

Для совпадающих по направлению сил свободной и вынужденной конвекции экспериментальные данные качественно следуют за соотношением (15). Такое поведение чисел N11 противоположно поведению теплоотдачи нри ламинарном течении. [c.319]

Данные по ламинарному течению в трубах представлены работами, в которых рассматриваются витые трубы [17, 18] и поперечные ребра в кольцевом зазоре [19], Наблюдалось увеличение коэффициентов теплоотдачи до 100%. Интенсификация широко используется в плоских теплообменниках. В [20] описано исследование интенсификации процессов теплообмена при номинально ламинарном течении воздуха в плоскопараллельных каналах большого относительного удлинения при помощи нанесения на поверхность мелкой ряби и выступов. В большинстве плос-ских теплообменников используются рифленые поверхности как для улучшения структуры течения, так и, аля интенсификации теплообмена. Обычно считается, что характеристики теплопереноса и перепада давления на промышленных гофрированных поверхностях, используемых в плоских теплообменниках, вполне сходны. [c.323]

Коэффициенты теплоотдачи могут быть существенно выше в трубах, свернутых спиралью, чем в прямых трубах, из-за вторичных течений, порождаемых искривлениями трубы. Корреляция [36] рекомендуется для расчета осредненных по периметру чисел Нуссельта для полностью развитого ламинарного течения в трубах с однородной температурой стенки [c.325]

Кольцевое течение является потоком с преобладанием касательных напряжений, и методы, представленные в п. В для пленок с большим сдвигающим усилием в вертикальном потоке, будут применяться для него. Заметим, что коэффициент теплоотдачи рассчитывается согласно уравнению (25) для ламинарного течения или (26) для турбулентного. Критическое число Не пленки, соответствующее возникновению турбулентности, следует взять здесь равным 50. Метод определения коэффициента теплоотдачи и безразмерных касательных напряжений изменяется слабо в случае горизонтального течения, так как эффект подъемной силы пара исчезает. Следовательно, Т/ и а+ определя- [c.348]

Несмотря на отмеченные различия, коэффициент теплоотдачи слоя конденсата для ламинарного течения определяется так же, как и для обычных конденсатных пленок, т, е. уравнением (2). Однако когда градиент температуры в пленке велик, коэффициент теплоотдачи становится ниже вследствие эффектов переохлаждения и инерции в жидкости. Поправка для коэффициента теплоотдачи приведена в [7] [c.349]

Спиральное направление движения теплоносителей обусловливает возникновение вторичных течений, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи, особенно при ламинарном течении, и уменьшению отложений. Вариант конструкции в виде колонны с одним рядом каналов, открытым для пара, удобен при конденсации, поскольку слив конденсата обеспечивается без захвата пара. Удаление конденсата может быть выполнено по открытым желобам, смонтированным на стенке колонны, с последующим дренажем или откачкой в емкость для хранения. [c.7]

Уравнение (VI 1.60) характеризует коэффициент теплоотдачи на входном участке и дает повышенные значения по сравнению с рассчитанными из (VI 1.59). Это объясняется тем, что температурное поле формируется постепенно на некотором расстоянии от места ввода жидкости. Так как формула (VII.60) справедлива только при ламинарном течении пленки, т. е. при малых числах Рейнольдса, то она оказывается необходимой в очень редких случаях или при высоких значениях Рг, или при малых длинах труб Н. Так, для водяной пленки при температуре 30° С (Рг = = 5,4) и Ке , = 500, чтобы выполнялось условие Ре 46/Я > 70, высота насадки должна быть Н < 0,045 м. [c.150]

Заметим, что в выражении для числа Нуссельта вместо эквивалентного диаметра капала используется характерная длина Ь. Значения постоянной с и показателя степени л приведены в табл. П3.2 для различных геометрических форм поверхностей как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения. Показатель степени п равен 1/4 в случае ламинарного режима течения и 1/3 — в случае турбулентного. Следовательно, при турбулентном течении коэффициент теплоотдачи не зависит от характерного размера, т.е. (l/L)(L ) - -1, в то время как при ламинарном течении он обратно пропорционален характерному размеру в степени 1/4. Для газов число Прандтля близко к единице, следовательно, число Нуссельта зависит только от числа Грасгофа. [c.65]

В заверщение следует указать и другие дополнительные эффекты, учитываемые различными авторами, при сохранении общей схемы процесса, описанной в 2.2. Теплота, отводимая от стенки, затрачивается не только на испарение жидкости, но и на перегрев пара в зазоре под сфероидом этот эффект учитывается относительно просто [1.1, 2.4, 2.7] увеличением теплоты парообразования на величину Срп(Гс—7 )/2. Для мелких капель, взвешенных в сфероидальном состоянии над нагретой поверхностью в виде сферы, рассматривалось ламинарное течение пара в зазоре сложной формы между нижней полусферой капли и плоской стенкой [2.26] это приводит к необходимости применения численного метода, что ограничивает практическую ценность результатов. В этой же работе [2.26] рассматривалось излучение от стенки как на верхнюю, так и на нижнюю половину сферической капли. Результаты ка чественно согласуются с полученными в данном параграфе лучистый поток составляет примерно 60% лри температуре стенки 7 с=500°С и примерно-30% при температуре стенки Гс=280°С. Исследования скорости испарения капель различных размеров- были проведены в [2.24, 2.25]. Численным методом была рассчитана форма капли, зависящая от ее объема, и получены выражения для средней толщины капли и площади основания, представляющего собой поверхность теплообмена. Толщина (высота) капли связана с объемом зависимостью, аппроксимированной ломаной линией с тремя прямолинейными участками, соответствующими каплям трех классов малым, большим и расширенным. Для каждого класса капель получено выражение для коэффициента теплоотдачи, соответствующего температурному напору АТ—Тс—Т, и переносу теплоты в паровом зазоре теплопроводностью. Малыми каплями по [2.24] считаются капли, объем которых удовлетворяет условию [c.75]

Из опытных да1 ных С. С. Кутателадзе, при ламинарном течении пленки конденсата (7 е <180) коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на вертикальной трубе может быть определен по уравнению [c.317]

На рис. 6-23 приведены графики трех решений для теплоотдачи при ламинарном течении в круглых трубах на участке одновременно происходящих тепловой и гидродинамической стабилизации, т. е. когда на входе в трубу температура и скорость потока однородны по сечению (при л = 0) [Л. 12]. Эти результаты получены для среды с Рг = 0 7 и, таким образом, прило- [c.88]

Из формул, приведенных в технической литературе, лучше всего выражает закономерности теплоотдачи при ламинарном течении в горизонтальных трубах формула И. Т. Аладьева [c.57]

В связи с этим продольно оребренные трубки применяются обычно при теплообмене в условиях ламинарного течения, которое наблюдается главным образом у вязких жидкостей. Для нарушения стабилизированного ламинарного течения и интенсификации теплоотдачи иногда прибегают к следующему на определенных расстояниях ребра нарезаются и разгибаются в разные сгороны. Это, конечно, несколько увеличивает гидравлическое сопротивление. [c.204]

Каскадообразным расположением достигается периодическое нарушение ламинарного течения жидкости. Растеканием жидкости от середины нагревательного элемента к периметру увеличивается поверхность, занимаемая пленкой, благодаря чему толщина пленки уменьшается. Каскадообразное решение со сводообразными поверхностями препятствует стабилизации ламинарного течения, что оказывает благоприятное воздействие на величину коэффициента теплоотдачи. [c.234]

Прн определяющей температуре (для параметров конденсата), равной температуре пленки, малых скоростях движения пара и ламинарном течении пленки конденсата (Renn. и < 100) коэффициент теплоотдачи а рассчитывается следующим образом. [c.579]

Б отдельных случаях числа Нуссельта или Стентона можно связать только с числом Пекле. Так, теплоотдача при ламинарном течении жидкого металла к плоской пластине описывается соотношением Nu=0,565Pe (15) [c.20]

Может, однако, случиться так, что харакгсристики теплообменника не удается рассчитать точно, так как локальный коэффициент теплопередачи и вообще нельзя определить, Причина этого заключается в том, что любой локальный коэффициент теплоотдачи зависит от тепловы.х граничных условий, особенно в ламинарном течении. Стандартным граничным условием при расчете локального коэффициента теплоотдачи является постоянная температура стеики. В реальных случаях температура стенки может претерпевать значительные изменения в зависимости от коэффициента теплопроводности материала стенки и от значений коэффициентов теплоотдачи и а. по обеим сторонам от нее. Поэтому среда /, среда 2 и стенка образуют термически взаимосвязанную систему, в которой локальный тепловой поток должен рассчитываться в кам<дон теч- [c.79]

А. Тепло- и массопереиос к твердым телам и жидким средам прн внешнем обтекании тел и течении в каналах, при вынужденной и естественной конвекции. Перенос теплоты к твердым телам и жидким средам при ламинарном течении с заданными граничными условиями или условиями сопряжения полностью описывается законом теплопроводности Фурье, если только тепловые потоки не превышают своих физических пределов (фононный, молекулярный, электронный перенос н т. д.). Возможность решения сложных задач в большей или меньшей степени зависит только от наличия необходимой вычислительной техники. Для расчета ламинарных течений, включая и снарядный режим, к настоящему времени разработано достаточно много стандартных про1-рамм, и их число продолжает непрерывно увеличиваться. Случай движущихся тел включает в себя также и покоящиеся тела, так как координатную систему можно связать с телом и, таким образом, исключить относительное движение. Поэтому методы расчета теплопередачи к твердым телам и жидким средам при их ламинарном течении полностью аналогичны. Единственным фактором, влияющим на тепловой поток как при нестационарном нагреве твердого тела, так и при квазистационар-ном ламинарном течении, является время контакта. Хотя часто коэффициент теплоотдачи нри ламинарном течении представляется как функция скорости, необходимо обязательно помнить, что скорость течения есть только мера времени контакта или времени пребывания среды в теплообменнике. Эта концепция обсуждалась в 2.1.4, где было показано, каким образом и — а-метод, используемый обычно для описания ламинарного теплообмена, можно применить и для расчета нестационарного теплопереноса а твердом теле. В разд. 2.4 эта концепция получает даль- [c.92]

Рнс. 4. Теплоотдача при конденсации (сплошные кривые) при различных значениях чисел Прандтля и Капицы НаЦМ А — водный азеотропный раствор 1-метакси-2-пропанола) штриховая кривая — нижний предел для ламинарного течения [c.96]

Ниже рассматривается качественно конденсация на вертикальной поверхности, которой в теплообменниках служит обычно вертикально расположенная труба. На рис. 1 показаны основные особенности конденсации на такой поверхиости при неподвижном паре, т. е. при незначительном сдвигающем усилии. Расход конденсата, текущего вниз, равен нулю в верхней части поверхности и с удалением от нее увеличивается по мере того, как накапливается конденсат. В верхней части поверхности существует область с очень малыми числами Re конденсата, где течение ламинарное и безволновое. В некоторой расположенной ниже по поверхности точке число Re достигает такого значения, при котором на границе раздела пар — жидкость образуются неустойчивости, приводящие к появлению волн на пленке. Еще ниже по поверхности число Re возрастает до значения, когда возникает турбулентность. В области ламинарного течения коэффициент теплоотдачи уменьшается с увеличением толщины конденсатной пленки, хотя в области волнового движения скорость уменьшения снижается вследствие перемешивающего эффекта волн. Тур- [c.340]

Для расчетов поверхиости теплообмеиа необходима эффективная длина труб Эта длина также используется при расчетах корректируюн1его коэффициента (см. 3.3.0), учитывающего концевые зоны Н-образных труб. В уравнениях для расчета теплоотдачи при ламинарном течении эффективная длина труб входит в качестве параметра в выражение й1Е. В этих уравнениях I следует интерпретировать как длину невозмущенного потока . Во всех случаях, за исключением и-образных пучков труб, [c.39]

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 лyчuJe 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 прп 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]

Режим течения пленки является функцией критерия Р ейнольдса с увеличением толщины пленки ламинарное течение пленки, имеющей гладкую поверхность, переходит в волновое (см. стр. 115), а затем становится турбулентным. Кроме физических свойств конденсата (плотности, вязкости, теплопроводности) на теплоотдачу влияет шероховатость стенки, ее положение в пространстве и размеры стенки в частности, с увеличением шероховатости поверхности и высоты вертикальной стенки пленка конденсата утолщается книзу (см. рис. V1I-11). [c.288]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология