Теплоотдачи коэффициенты при ламинарном потоке

Возвращаясь к коэффициенту теплоотдачи при вынужденном движении, отметим, что при необходимости уточнений его значений используют формулы, полученные обобщением экспериментальных данных в неизотермических условиях ламинарного течения. Если в ламинарном потоке силы трения превосходят не только силы инерции и гравитационные силы, то наступает так называемый вязкостный режим, при котором отсутствует свободная конвекция даже в неизотермическом поле течения. Это явление наблюдается при Gr Рг 7 10 . [c.289]

Уменьшение диаметра труб приводит к повышению коэффициента теплоотдачи, который для ламинарного потока обратно пропорционален сй Г, а для турбулентного — йЦ. В кожухотрубных испарителях переход с йа = 50 мм на вн = 20 мм привел к повышению коэффициента теплоотдачи для ламинарного потока на 35 %, а для турбулентного — на, 20 %. Намечается дальнейшее снижение диаметра труб, которое ограничено уменьшением их механической прочности и возрастанием опасности засорения. Возможности интенсификации теплообмена этим путем невелики. Так, при снижении диаметра гладкой трубы с 20 до 15 мм коэффициент теплоотдачи увеличивается на 6—10 %, а коэффициент теплопередачи — примерно на 3—5 %. Однако снижение диаметра труб увеличивает компактность аппарата. [c.100]

Необходимо подчеркнуть, что коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции значительно больше коэффициента теплоотдачи при вынужденном, ламинарном потоке, не подверженном действию подъемной силы. Это объясняется постоянным контактом свежих порций теплоносителя с поверхностью нагрева при свободном его движении. [c.372]

Соотношение (4.1.5.2) не является единственным, по которому возможно рассчитать коэффициент теплоотдачи а для ламинарного потока (см., например, [22]). [c.238]

Коэффициент теплоотдачи при вынужденном ламинарном потоке в прямой трубе круглого сечения. В данном случае следует учитывать зависимость теплоотдачи от естественной конвекции жидкости, а также направления теплового потока. [c.309]

Аналогичное выражение получается при расчете коэффициента теплоотдачи от ламинарного потока жидкости к стенке трубы при постоянном удельном тепловом потоке. [c.85]

Таким образом, мы получили уравнение коэффициента теплоотдачи конвекцией для ламинарного потока любой жидкости вдоль плоской стенки. [c.419]

Влияние входных аффектов. Приведенные выше зависимости справедливы для участка трубы со стабилизированными профилями скорости и температуры. Однако вблизи входа в трубу местный коэффициент теплоотдачи меняется от бесконечного до стабилизированного значения аналогично тому, как это было описано для ламинарного потока. Эксперименты показали, что для длин.-ных труб фй > 60) влияние входных эффектов можно не учитывать. Для коротких труб влияние входных эффектов может быть учтено с помощью формулы [16] [c.109]

Рассмотренные выше положения касаются теплоотдачи к жидкости, поток которой ограничен гладкими стенками. Если стенки имеют шероховатость, то ее влияние при ламинарном течении проявляется в увеличении обтекаемой поверхности (подобно эффекту оребрения) на структуру же потока шероховатость не влияет. Аналогичные выводы относятся и к турбулентным течениям в области гладкого трения, т. е. когда выступы шероховатостей не выходят за пределы вязкого подслоя. В области же шероховатого трения теплоотдача интенсифицируется за счет турбулизации вязкого подслоя. Одновременно возрастает и гидравлическое сопротивление, обусловленное трением. Создание искусственной шероховатости используется как метод интенсификации теплоотдачи. Экспериментально найдено, что оптимальное соотношение шага между соседними выступами и их высотой равно примерно 13. При этом коэффициент теплоотдачи примерно в 2,3 раза выше, чем при гладких трубах. [c.305]

В случае, когда в жидкости добавлялись пузырьки газа или твердые частицы, наблюдалось умеренное улучшение теплообмена. Б [41] найдено, что теплоотдача увеличивается до 50% при вдуве пузырьков азота в турбулентный поток воды. Чтобы определить механизм улучшения теплообмена при введении твердых частиц в ламинарные потоки, авторы [42] изучали суспензии полистироловых шариков в масле. Наблюдалось максимальное увеличение коэффициентов теплоотдачи до 40%. [c.325]

Коэффициент теплоотдачи пленки может быть грубо определен для ламинарного потока в трубке круглого сечения при помощи следующего эмпирического уравнения [c.426]

Другой разновидностью этого метода являются вращающиеся поверхности. Умеренное увеличение коэффициентов теплоотдачи описано для ламинарного потока в [c.326]

С. Наружная поверхность горизонтальных и наклонных труб. Ламинарный поток конденсата на одиночной трубе без сдвигающего усилия пара. Нуссельт [1] был первым исследователем проблемы конденсации на горизонтальной труСе им получена следующая формула для среднего по периметру трубы коэффициента теплоотдачи [c.345]

Вертикальная пластина. Для ламинарного потока и касательных напряжений на границе раздела, равных пулю (т/ =0), локальный коэффициент теплоотдачи а (г) на расстоянии г ло поверхности от начала пленочного кипения равен [c.400]

Брукс и Су изучали теплоотдачу для критерия Рейнольдса в интервале 30—500 ООО. Они нашли, что перегородки не влияют на коэффициент теплоотдачи при критерии Рейнольдса ниже 400, когда в системе наблюдали в основном ламинарный поток. Расчетное уравнение при Re 400 имеет вид [c.125]

Когда толщина пленки достигает определенного критического значения, ламинарный поток переходит в турбулентный. В турбулентном потоке тепло распространяется не только посредством теплопроводности, но и за счет вихре-диффузионных процессов, которые способствуют лучшему перемешиванию жидкого конденсата и увеличивают коэффициент теплоотдачи. [c.127]

Б описанном случае теплоотдачи в поперечном потоке к одиночной трубе или к пучку трубок необычная зависимость коэффициента а от критерия Рейнольдса не является неожиданностью. Установлено, что переход от ламинарного движения потока к турбулентному, а вместе с ним и изменение величины а не происходят внезапно при превышении некоторого значения Re (как это имеет место у потока в трубе). Кривая плавно переходит в другую функцию, изменяя только показатель степени. Чилтон показал на опыте, что ламинарный режим имеет место лишь при Re < 40. Поэтому приведенные в табл. 3-2 предельные значения критерия Рейнольдса являются только нижним пределом применимости этих уравнений. [c.154]

В турбулентном потоке завихрения имеют место только у входа, но длина трубы оказывает решающее влияние на коэффициент теплоотдачи и входит в основное уравнение для а (гл. Ill, стр. 296). Как известно, при ламинарном потоке чем длиннее труба, тем меньше а. [c.281]

Мы видели в гл. 13 и 15, что шероховатость поверхности влияет на коэффициент сопротивления в турбулентном потоке, но препебрежима в ламинарном потоке. Подобное положение существует и в теплообмене. За исключением небольшого увеличения поверхности теплообмена, шероховатость промышленных теплообменных поверхностей мало влияет на теплоотдачу в ламинарном потоке. При турбулентном потоке шероховатость может иметь и может не иметь значительного влияния. Если элементы шероховатости не выступают из ламинарного подслоя, тогда они не влияют на коэффициент теплоотдачи. С другой стороны, выступы, которые простираются в переходную зону или турбулентное ядро, вызовут [c.362]

Возвращаясь к задаче о теплообмене ламинарного погока со стенкой трубы, приведем в качестве примера наиболее часто используемое в отечественной литературе критериальное уравнение для вычисления среднего значения коэффициента теплоотдачи при ламинарном потоке (Ке = н / <2,3-Ю ) [c.56]

Хотя эти решения дифференциального уравнения энергии дают информацию, достаточную для решения большинства практических задач, инженеры предпочитают пользоваться коэффициентами теплоотдачи. В результате теплообмен даже при ламинарном течении принято характеризовать этими коэффициентами. Способ преобразования выражения для температуры, как функции положения, в выражение для коэффициента теплоотдачи будет указан позднее в этой главе. Коэффициенты теплоотдачи для ламинарного потока сильно зависят от положения. Не так обстоит обьгчно дело при теплообмене в турбулентном потоке. [c.308]

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]

Присутствие пара может вызывать также турбулиза-цию ламинарного потока жидкости, но в любом случае превышение над коэффициентом теплоотдачи к однофазной жидкости, рассчитанным по уравнению (2), относительно мало (меньше 2). В некоторых случаях коэффициент теплоотдачи двухфазной конвекцией (atp) можег быть наоборот ниже, чем при однофазной конвекции (aj). Объясняется это тем, что действительные свойства для расчета а в уравнении (2) относятся к более вязкой, нелетучей жидкости, окружающей пузырь. Состав этой жидкости можно определить, используя — испаряемую массовую диффузионную долю, рассмотренную в 2.7.6. [c.419]

В кольцевом канале теплообменника труба в трубе часто возникает ламинарный или переходной режим течения теплоносителя. В этом случае формирование пограничного слоя по длине ребер оказывает существенное влияние на теплообмен и учитывается в расчетах коэффициентов теплоотдачи. Коэффициенты теплоотдачи при ламинарном или переходном режиме течения могут быть увеличены за счет разделения и перемешивания потока продольными ребрами на определенных интервалах длин. Ребра разделяют поток в радиальном направлении от основания до наружной кромки, которая вызывает закручивание теплоносителя и перетекание его в соседние радиальные каналы. Данный эффект перемешивания обычно учитывается при расчетах коэффициентов теплоотдачи введением длины участка неременшвания по аналогии с длиной участка стабилизации потока. Очевидно, это приводит к увеличению и перепаду давления. Оптимальная длина участка перемешивания 300—1000 мм. [c.19]

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]

Коэффициенты теплоотдачи. Основным препятствием теплообмену из входном участке конденсатора, заполненном паром, обычно является пленка жидкости, покрывающая поверхность охлаждения, так как температура пленки на поверхности раздела жидкость — пар практически равна температуре конденсации при существующем давлении. Основная проблема при проектировании конденсатора связана с обеспечением оттока жидкости от иоверхности, чтобы толщина пленки и, следовательно, сопротивление тепловому потоку были минимальными. В любом выбранном случае толщина жидкой пленки зависит от геометрической формы поверхности, вязкости, плотности жидкости и массовой ско])ости оттока конденсата от поверхности охлаждения. Суммарный тепловой поток зависит от плотности теплового гютока и скрытой теплоты конденсации пара. Исходя из основных соотношений теплообмена и гидродинамики, можно вывести выражение для среднего эффективного коэффициента теплоотдачи для вертикальных труб, с которых конденсат стекает в виде ламинарного потока л<идкостн. Это выражение при 4Ш7яОп и. < 2000 имеет вид [c.67]

В ламинарном потоке перенос тепла осуществляется путем теплопроводности. На основе законов ламинарного движения для потока по трубе можно определить теоретически зависимость для среднего коэффициента теплоотдачи ср, рассчитанного по среднему из разностей температур стенки и жидкости (/ст — i) па обоих концах трубы. Это приводит к выводу, что критерий Нуссельта, выраженный с помощью коэффициента ср, является функцией критерия Грэтца [c.322]

Упрощенная схема процесса пспарения каплн жидкости в сфероидальном состоянии основывается иа изложенных ранее закономерностях качественного характера и принимается большинством авторов, рассматривавших данный вопрос [2.13, 2.24—2.26]. Полагаем, что капля имеет форму полусферы. Зазор между основанием каили, которое считается плоским, и стенкой всюду имеет одинаковую величину йп и в несколько десятков раз меньше размера каили. Генерация пара осуществляется с поверхности основания каили в количестве, соответствующем поступающему сюда тепловому потоку без учета затрат теплоты на перегрев пара. Ламинарный поток пара.растекается к периферии капли под действием радиального градиента давления, испытывая, кроме того, воздействие сил вязкого трения (нормальной к поверхности испарения составляющей скорости пара пренебрегаем). Теплота от стенкн к основанию капли через слой пара передается с интенсивностью, определяемой коэффициентом теплоотдачи а=Яэф/бп, где в первом приближении можно считать Яэфя =Яп, т. е. эффективная теплопроводность зазора равна теплопроводности пара. Таким образом иод каплей в начальный момент времени т=0 автоматически устанавливается определенный размер зазора бп, так что плотность теплового потока //к= =ЯпА7 /бп ограничивается значением, обеспечивающим такую скорость парообразования, которая необходима для поддержания канли на паровой подушке и выталкивания пара из-под каили в окружающую среду. Следовательно, анализ сводится в основном к исследованию динамики парового потока под каплей. Уравнение движения для системы координат, принятой на рис. 2.4, молшо представить следующим образом [c.60]

В статье [12] высказаны также соображения по механизму процесса теплообмена при кипении воды в трубах. Автор правильно считает, что основной причиной интенсификации теплообмена является разрушение ламинарного пограничного слоя образующимися на поверхности нагрева пузырьками пара, а также турбулентными пульсациями и, по-видимому (при еще более высокой интенсивности теплообмена), пока еще мало изученными кавитационными явлениями. Это разрушение пограничного слоя становится более интенсивным с ростом частоты образования пузырьков и числа центров парообразования, т. е. с увеличением теплового потока. Так как эти явления происходят на поверхности нагрева, то разрушение пограничного слоя представляет собой очень сложный процесс. Однако увеличение скорости основного потока никогда не приводит к полному разрушению пограничного слоя, а лишь уменьшает его эффективную толщину. Поэтому скорость в некоторых случаях менее существенно влияет на коэффициент теплоотдачи, чем тепловой поток. При увеличении турбулизации ядра потока увеличивается массообмен через ламинарный слой и возрастает интенсивность теплообмена. В связи с этим автор вводит в свое уравнение параметр ш/шкр. где аНкр.— критическая скорость, соответствующая переходу в трубах ламинарного потока в турбулентный. Введение этой величины обусловлено тем, что массообмен при ламинарном движении пренебрежимо мал, а следовательно, незначителен и теплообмен. Богданов ввел также в критериальное уравнение число Не, число Рг, отношение давлений р/ра и после обработки своих данных получил следующее соотношение [c.54]

Коэффициенты теплоотдачи для двухфазного потока, рассчитанные по уравнению (71), учитывают только обычный конвективный теплообмен (а = аконв.)- В начале области пузырькового кипения значения коэффициента теплоотдачи были в 1,3—3,2 раза выше величины а, подсчитанного по уравнению (71). Это объясняется тем, чт образующиеся на стенке пузырьки разрушают ламинарный подслой и вызывают более интенсивную турбулизацию, чем при обычном конвективном теплообмене. Поэтому был введен корректирующий множитель, учитывающий передачу тепла за счет пузырькового кипения. [c.115]

Для среднего по длине X значения коэффициента техшоотдачи а в левой части равенства (4.1.5.4) и в критерии Рейнольдса производится замена х Ь, а численный коэффициент удваивается. Экспериментальные данные подтверждают соотношение (4.1.5.4) для локального и усредненного коэффициентов теплоотдачи при теплообмене ламинарного потока с плоской теплообменной поверхностью. [c.238]

В зависимости от направления теплового потока изменение профиля скорости оказьшается различным. При охлаждении жидкости ее температура у стенки ниже, а вязкость выше, чем в ядре потока. Поэтому по сравнению с изотермическим течением в этих условиях скорость движения жидкости у стенки ниже, а в ядре потока выше. При нагревании жидкости, наоборот, скорость течения жидкости у стенки выше, а в ядре потока ниже. На практике обычно скорость и температура на входе в трубу имеют профрии, близкие к равномерным. Для этих условий расчет среднего коэффициента теплоотдачи при ламинарном режиме течения жидкости в трубах при отношении длины трубы I к её дааметру (1, равном //с > 10, и Ке > 10 можно проводить по формуле [c.185]

Заметим, что последнее соотношение с несколько другим числовым коэффициентом было получено Кружилиным [20] в связи с нахождением теплоотдачи от пластинки, обтекаемой ламинарным потоком. Однако в работе Кружилина применялся грубо приближенный метод расчета, в котором распределение скоростей и температур в пограничном слое аппроксимируется полиномами. Поскольку подобная аппроксимация имеет совершенно произвольный характер, она вносит неопределенную ошибку в расчет. Это привело Кружилина к неправильным выводам, будто формула, близкая к выражению (15.13). действитеЛ1 а для всех Рг 0,5. В действительности она справедлива лишь при Рт >. Поэтому сходство формул до известной степени случайное. [c.98]

Пример 13-1. Вычисление коэффициентов теплоотдачи по опытным данным. На рис. 13-2 изображена схема проведения серии последовательных эксперп-ментов по нагреванию воздуха в трубах в стационарных условиях. В первом эксперименте полностью развитый ламинарный поток воздуха движется по трубе с внутренним диаметром 1,27 см. На участке трубы г <1 О движение происходит в изотервшческих условиях при температуре Ть = 93,3 °С. При 2=0 температура на стенке трубы скачкообразно увеличивается до Тд = 100,3 °С. Эту температуру поддерживают на всем остальном участке стенки (г >> 0), длина кото- [c.368]

Согласно модели Rukenstein и Smigelski при обтекании стенк г на некоторо.м участке Хи отдельно оцениваемом авторами, образуется ламинарный пограничный слой, после чего поток уходит в глубь массы жидкости. На каждом участке стенки длиной Xi процесс повторяется. Оценка теплообмена ведется по уравнению для полубесконечного ламинарного потока вдоль илиты. Скорость обтекания и длина участка оцени-вакзтся ка основе анализа размерности, а уравнение для коэффициента теплоотдачи рекомендуется в виде [c.118]