Теплоотдачи коэффициенты при поперечном потоке жидкости

Коэффициент теплоотдачи при вынужденном поперечном потоке жидкости относительно одиночной трубы. Для капельных жидкостей коэффициент теплоотдачи может быть опреде [ен из уравнения [c.312]

Коэффициент теплоотдачи при вынужденном поперечном потоке жидкости относительно пучка труб. Теплоотдача поперечного потока жидкости, омывающей пучок труб, может быть определена по формуле [c.312]

Наиболее объективные данные о коэффициентах теплоотдачи можно получить непосредственно при исследовании теплообмена в процессе резания металлов, хотя это и связано со значительными трудностями экспериментального характера, во избежание которых используется в качестве модели обтекание поперечным потоком жидкости обогреваемого стержня определенной геометрической формы. Во многих случаях применение модельного течения позволяет получить близкое приближение к реальным условиям при обработке металлов резанием. Как для реальных условий, так и для модельных течений уравнение теплообмена может быть получено в следующем виде [c.34]

При движении жидкости в изогнутых трубах неизбежно возникает центробежный эффект. Поток жидкости отжимается к внешней стенке и в поперечном сечении возникает так называемая вторичная циркуляция. С увеличением радиуса кривизны R влияние центробежного эффекта уменьшается и в пределе при R оно совсем исчезает. Вследствие возрастания скорости и вторичной циркуляции и вытекающего из этого увеличения турбулентности потока значение среднего коэффициента теплоотдачи в изогнутых трубах выше, чем в прямых. [c.186]

Интересным способом интенсификации теплообмена является создание пульсаций потока жидкости путем наложения на поток периодического возвратно-поступательного движения с помощью поршневого или пневматического пульсатора. Частота пульсаций составляет от одной десятой до нескольких десятков герц. Наложение пульсационного движения на основной поток увеличивает поперечную пульсационную составляющую скорости движения жидкости, что обеспечивает повышение коэффициентов теплоотдачи, Одновременно возрастают градиенты скорости вблизи стенки, причем они изменяются во времени. Это благоприятствует уменьшению отложений на поверхности теплообмена. При испытании многоходового теплообменника поверхностью 60 после 72 суток непрерывной работы при использовании пульсационного устройства толщина слоя накипи была в 13 раз меньше, а коэффициент теплопередачи в 2,5 раза выше, чем без такого устройства. [c.366]

Коэффициенты теплоотдачи между потоками жидкостей или газов и твердыми частицами, образующими насадочные слои, обычно определяются как локальные величины, которые характеризуют скорость теплообмена в каждом фиксированном поперечном сечении [c.386]

При движении жидкости в изогнутых трубах (коленах, отводах, змеевиках) возникает центробежный эффект, из-за которого поток жидкости отжимается к внешней стенке, и в поперечном сечении возникает так называемая вторичная циркуляция, которая приводит к росту турбулентности и коэффициента теплоотдачи. С увеличением радиуса кривизны змеевика влияние последней уменьшается и для = сх) (прямые трубы) совсем исчезает. [c.24]

Коэффициент теплоотдачи в изогнутой трубе. При протекании жидкости в изогнутой трубе, например в змеевике, происходит усиление турбулентности потока под действием центробежных сил, и в поперечном сечении такой трубы (рис. 208) всегда возникает дополнительная, вторичная циркуляция жидкости. [c.311]

Теплоотдача при вынужденном поперечном обтекании труб. Для того чтобы лучше понять зависимость коэффициента теплоотдачи от гидродинамических условий обтекания теплоносителем наружной поверхности труб, рассмотрим вначале поперечное обтекание одиночной трубы, а затем-пучка труб. При поперечном обтекании трубы на лобовой части ее поверхности образуется ламинарный пограничный слой, толщина которого постепенно увеличивается (рис. 11-13). При обтекании лобовой части трубы сечение потока уменьшается, скорость жидкости увеличивается, а давление у поверхности падает. В кормовой части трубы давление увеличивается, так как скорость уменьшается скорость жидкости в пограничном слое также снижается, а начиная с некоторого сечения частицы движутся в обратном направлении, образуя вихри, которые периодически отрываются с поверхности трубы и уносятся потоком (подробнее см. разд. 6.8). При этом соответственно изменяется значение локального коэффициента теплоотдачи по поверхности [c.295]

Оребренные ТА используются в тех случаях, когда коэффициент теплоотдачи а1 для одного из теплоносителей на один или два порядка меньше коэффициента теплоотдачи а2 со стороны второго теплоносителя щ аг. Такая ситуация типична для аппаратов воздушного охлаждения (реже — нагревания), когда вторым теплоносителем является капельная жидкость или конденсирующийся пар. Малое значение а со стороны воздуха (в общем случае любого газа) компенсируется искусственным увеличением теплоотдающей поверхности р1, контактирующей с воздухом, так, чтобы по возможности соблюдалось соотношение а1 1 а.2р2, в котором р2 — тенлообменная поверхность со стороны жидкости (пара). Увеличение (обычно в 15-25 раз по сравнению с наружной поверхностью трубы) достигается установкой поперечных или продольных металлических ребер на наружной поверхности труб. На рис. 6.2.5.10 в качестве примера показано оребрение горизонтальной трубы поперечными ребрами прямоугольной формы. Поперечные ребра могут иметь форму дисков, в том числе и уменьшающейся к периферии дисков толщины, что эффективней с точки зрения процесса теплообмена, но и дороже в изготовлении. Продольные ребра — это узкие пластины, привариваемые к наружной поверхности трубы вдоль ее оси. Существенно, что воздушный поток должен быть направлен так, чтобы вся суммарная поверхность ребер хорошо омывалась воздухом без каких-либо застойных зон. Если теплоотдача от ребер носит характер гравитационной конвекции (см. 4.1.5), то ребра должны располагаться вертикально. [c.355]

Благодаря различному расположению труб имеется возможность, в определенных пределах выбирать соотношения между коэффициентом теплоотдачи и допустимыми потерями давления в межтрубном пространстве. В некоторых случаях, например при работе с несжимаемыми жидкостями при высоких давлениях, желательно поместить как можно большую поверхность в кожух заданных размеров, тогда как потери давления не имеют большого значения. В случае сжимаемых жидкостей, таких, как газы при умеренных давлениях, справедливо как раз обратное. В большинстве теплообменников используется размещение труб по углам квадрата, равностороннего треугольника с потоком, направленным вдоль его высоты. При рассверливании трубных решеток для свободного выхода оправки необходимо, чтобы расстояние между центрами соседних отверстий по крайней мере в 1,25 раза превышало наружный диаметр трубы. Это расстояние называется шагом труб. Размеры входного патрубка соответствуют площади свободного сечения между пучком и кожухом в двух направлениях, равной половине площади поперечного сечения указанных патрубков. [c.348]

Перегородки, занимающие целиком поперечное сечение кожуха, снабжены отверстиями с диаметром несколько большим, чем у труб. Весь поток течет параллельно трубам. В отверстиях перегородок происходит увеличение скорости жидкости и коэффициента теплоотдачи. Эти конструкции можно применить только для чистых жидкостей. [c.264]

Коэффициент теплоотдачи в изогнутой трубе. При протекании жидкости в изогнутых трубах, например в коленах, змеевиках, происходит увеличение турбулентности потока под действием, центробежных сил. В поперечном сечении изогнутой трубы (рис. 181) всегда возникает дополнительная, вторичная циркуляция жидкости. [c.270]

При поперечном обтекании трубы или круглого прутка поток раздваивается, причем по обе стороны вдоль передней полуцилиндрической поверхности нарастает пограничный слой медленно движущейся жидкости. Вблизи границы передней полуцилиндрической поверхности этот слой обычно разрушается, отрывается от поверхности цилиндра и уносится потоком, а за цилиндром образуется вихревая зона (рис. 1-5). Коэффициент теплоотдачи имеет наибольшее значение на линии соприкосновения потока с цилиндром, постепенно уменьшается по направлению к границе передней полуцилиндрической поверхности, а затем за счет завихрений снова увеличивается на тыловой полуцилиндрической поверхности. [c.34]

Поправка для коэффициента теплоотдачи такая же. Для неметаллических жидкостей вводится множитель 4 = ( Хо/ Хст)°- . Для металлических жидкостей вследствие их высокой теплопроводности и, соответственно, малых изменений температуры по поперечному сечению потока расчеты следует вести, принимая значения физических характеристик при средней температуре [c.106]

Пленочное течение жидкости под действием силы тяжести вертикальные трубы. При нагревании или охлаждении воды, текущей сверху вниз внутри вертикальных труб, экономичный расход жидкости может быть таким, что труба не будет заполнена, а вода будет стекать в виде пленки сверху вниз по вертикальной стенке трубы. Поток, направленный снизу вверх, заполнит трубу. Интересно рассчитать, при каком виде течения получится больший коэффициент теплоотдачи для данного расхода, диаметра труб и температуры. Для обоих случаев можно использовать уравнение (9-10а) для турбулентного течения, в котором О заменяется, равным учетверенному гидравлическому радиусу (гидравлический радиус равен поперечному сечению 5, заполненному жидкостью, деленному на смоченный периметр Ь). По определению [c.335]

Воздействие одной трубы на другую в пучке состоит в увеличении коэффициента теплоотдачи для трубы, расположенной ниже по потоку. Для коэффициентов теплоотдачи при поперечном обтекании жидкостью пучка труб были предложены многочисленные зависимости. Одной из наиболее известных является следующая зависимость Гримисона применительно к газам [c.356]

Таким образом, согласно условию теплового баланса для пленки, которая стекает по стенке с постоянным тепловыделением и полностью уносит выделяемую теплоту, средняя температура жидкости меняется в зависимости от поперечного-потока капель, образующих эту пленку если поток нарастает вдоль направления стекания, температура падает, и наоборот. В первом приближении можно полагать, что и температура стенки в качественном отношении следует закону изменения температуры жидкости стекающей пленке. Действительно, если отнести коэффициент теплоотдачи к местному температурному напору Тс(х) —Т4к(х), то при условии <7с= onst изменение температуры стенки определялось бы только термическим сопротивлением теплоотдачи. Как уже отмечалось, последнее, по-видимому, падает вдоль пленки в силу ряда, причин ускорения жидкости, турбулизацин пленки каплями, уменьшения вязкости жидкости в связи с ее прогревом. В верхней части пленки, где ускорение сказывается слабо, термическое сопротивление растет вдоль пограничного слоя Но на тонкую пленку в верхней части поверхности нагрева сильнее возмущающее воздействие капель в нижней части капли не пробивают утолщенную пленку, однако здесь стекающая жидкость приобретает запас скорости из-за воздействия гравитации. Следовательно, нельзя считать, что местное термическое сопротивление в условиях эксперимента регулярно и существенно изменяется вдоль поверхности теплообмена отсюда следует, что температура стенки и средняя температура жидкости в пленке имеют примерно одинаковый закон изменения вдоль координаты х. [c.189]

Рассмотрим, наконец, теплоотдачу при поперечном обтекании труб В этом случае процесс теплоотдачи имеет ряд особенностей, которые о ьяс няются гидродинамической картиной движения жидкости вблизи поверх ности труб. Опыт показывает, что плавный безотрывный характер обтека ния труб имеет место только при очень малых числах Рейнольдса (Ке < 5) При больших числах Ке, характерных для практики, обтекание труб всегда сопровождается образованием в кормовой части вихревой зоны, что в сильной мере отражается и на теплоотдаче. При этом коэффициент теплоотдачи в наибольшей степени зависит от скорости набегающего потока, плотности и теплопроводности и в меньшей степени от теплоемкости и вязкости жидкости. Кроме того, коэффициент теплоотдачи существенно зависит от температуры жидкости, температурного напора и направления теплового потока. При нагревании капельной жидкости значение коэффициента теплоотдачи всегда вьш1е, чем при охлаждении. [c.187]

Уплотняющие полосы уменьшают поток жидкости между периферийными трубами и кожухом, в обход поверхности трубного пучка. Различные уравнения теплоотдачи при вынужденном поперечном и продольном обтекании трубных пучков показывают, как и в случае течения в трубах, что с увеличением скорости коэффициент теплоотдачи увеличивается, хотя и в меньшей степени. Изменение расстояния между соседними перегородками, называемого шагом перегородок, и их более чаетое расположение, чем это требуется для подавления вибрации труб, позволяет изменять скорость жидкости в межтрубном пространстве. [c.345]

Тела сложной формы. Картина обтекания тел сложной формы и процессы теплоотдачи при этом имеют ряд особенностей. Опыт показывает, что плавный характер поперечного обтекания труб и стержней с разной формой сечения, шара и других неудо-бообтекаемых тел возможен лишь при очень малых значениях числа Рейнольдса. В характерных для практики условиях обтекание тел сопровождается отрывом потока и образованием в кормовой части вихревой зоны. Своеобразие обтекания тел существенно сказывается и на их теплоотдаче. Так, например, интенсивность теплоотдачи по периметру поперечно обтекаемого цилиндра резко изменяется по мере нарастания пограничного слоя от максимума в лобовой точке (ф=0) до минимального значения в области <р=80+-100° (см. табл. 2.26), а затем в кормовой части вновь возрастает за счет интенсивного вихревого движения жидкости. При прочих равных условиях теплоотдача максимальна, когда направление набегающего потока перпендикулярно оси цилиндра. С уменьшением угла атаки коэффициент теплоотдачи уменьшается. [c.173]

ВХОДНОГО сечения трубы. В работе [35] осуществлено экспериментальное исследование влияния естественной конвекции на устойчивость течения в горизонтальной трубе. Установлено, что в нагреваемой трубе переход к турбулентному режиму течения происходит при числах Рейнольдса, существенно меньших, чем в ненагреваемой трубе. В экспериментальных исследованиях [181, 182] изучено влияние естественной конвекции на характеристики развивающегося течения воздуха в изотермической трубе. Предложены корреляционные соотношения для коэффициента теплоотдачи на различных участках по длине трубы. Анализ такой же задачи проведен с помощью конечно-разностного метода в работе [63]. Рассчитаны профили скорости и температуры развивающегося течения в изотермической трубе при Рг = = 0,71 и различных значениях Не и Ог. Вторичное течение начинается вблизи входного сечения трубы и становится интенсивнее в верхней части трубы. Его скорость по всему поперечному сечению сначала возрастает при движении по потоку, достигая максимума, а затем постепенно снижается, когда среднемассовая температура жидкости приближается к температуре стенки. Такое явление наблюдалось и во многих других исследованиях. [c.648]

На рис. 5.13 приведена фотография, снятая во время работы оптимального шипа при максимальной нагрузке во фреоне-113. Она свидетельствует о целесообразности применения шипов для отвода тепла в кипящую жидкость. Подобный необычный профиль ребра оказался логически оправданным, что отчетливо выявилось при рассмотрении распределения плотности теплового потока по поверхности шипа. При конструировании шипа желательно свести к минимуму зоны, занятые малоинтенсивными режимами теплоотдачи при свободной конвекции и пленочном кипении, с тем чтобы на области пузырького и переходного режимов кипения приходилась максимальная доля теплоотдающей поверхности. Зона, занятая пленочным кипением, сводится к минимуму применением шипа с очень малым поперечным сечением в основании. Тем самым перепад температур в металле, необходимый для передачи тепла по ребру через зону пленочного кипения, срабатывается на очень коротком участке. В области переходного режима кипения, где начинается рост коэффициента теплоотдачи, диаметр шипа резко увеличивается. Рост диаметра снижает градиент температур в шипе на этом участке, тем самым высокоэффективные области пузырькового и переходного режимов кипения распространяются на поверхность сравнительно большой площади. И, наконец, по мере того как коэффициент теплоотдачи при меньших температурных напорах начинает падать, поперечное сечение шипа вновь уменьшается, сходясь у вершины в острие. Таким образом, оптимальное ребро передает тепло окружающей жидкости очень эффективно, используя обе ветви кривой кипения, прилегающие к точке первого критического теплового потока. [c.216]

В воздушном охладителе экономически невыгодно охлаждать, технологический продукт до температуры, близкой к температуре воздуха. Поэтому при выводе уравнения для оптимума затрат вместо среднелогарифмического температурного апора используется среднеарифметический. Кроме того, принимаются следующие допущения 1) число трубных рядов и скорость воздуха, поступающего в охладитель, постоянны, 2) коэффициент теплопередачи постоянен при постоянной скорости жидкости 1В трубах или пренебрежимо малом термическом сопротивлении теплоотдачи от жидкости к трубе, 3) скорость воды в концевом охладителе постоянна. Если же вода движется в межтрубном пространстве концевого охладителя, то вывод уравнения остается справедливым лишь в узком диапазоне размеров теплообменника. В этом случае при решении задачи оптимизации методом последовательных приближений численное значение отношения площади поперечного сечения потока воды к площади поверхности теплообмена изменяют до тех пар, пока оно не попадет в тот интервал, для которого справедлив расчет. Ори этом с изменением размеров концевого охладителя меняется и значение коэффициента теплопередачи. [c.411]

Уравнение для потока, перпендикулярного к пучку труб, дает в общем довольно большие значения коэффициента теплоотдачи. Эти значения коэффициентов могут быть получены практически лишь при условии малого зазора между обечайкой теплообменника и перегородкой, при достаточно близком расположении перегородок, а также при малой относительной величине сегментных окон (высота сегмента диаметр обечайки-100%). Отклонение расчетных величин от действительных часто объяснякА загрязнением поверхности. В действительности же причина заключается в утечках, т. е. в чрезмерно больших объемах жидкости, просачивающейся через зазоры, что приводит к уменьшению той части расхода жидкости, которая фактически омывает пучок труб в поперечном направлении. Вследствие этого снижается коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве. Практические величины зазоров между трубами и отверстиями для прохода труб в перегородках, а также между перегородкой и обечайкой приведены в ТЕМА 2. [c.210]

Графическое решение рассматриваемых уравнений проводится по общепринятой методике, изложенной в теплотехнической литературе. При обработке экспериментальных данных необходимо сделать следующие допущения для каждого температурного перепада между полостями, вследствие идентичности рабочих жидкостей, идентичности качественного состояния потоков и идентичности скоростных режимов, коэффициенты теплоотдачи в полостях Отеп И Охол практически равны коэффициент теплоотдачи постоянен по длине теплопередающей поверхности водяные эквиваленты рабочих жидкостей постоянны во всех точках каждого поперечного сечения теплообменника температура любой среды одинакова, т. е. каждая среда полностью перемешивается. [c.94]

Установлено, что оребрение увеличивает не только теплообменную поверхность, но и коэффициент теплоотдачи от оребрен-ной поверхности к теплоносителю вследствие турбулизации потока ребрами. Однако при этом возрастают затраты на прокачивание теплоносителя. Применяют трубы с продольными (рис. 2.32, а) и разрезными (рис. 2.32, б) ребрами, с поперечными ребрами различного профиля (рис. 2.32, в). Оребрение на трубах можно выполнить в вйде спирали (рис. 2.32, г), игл различной толщины и др. Оребрение наиболее эффективно, если обеспечивается соотношение Рг Ру = рж Рж, где РуЯРх — поверхности теплообмена со стороны соответственно газа и жидкости. [c.151]

Теплоотдача при выпуждеппом поперечном обтекании труб. Для того чтобы лучше понять зависимость коэффициента теплоотдачи от гидродинамических условий обтекания теплоносителем наружной поверхности труб. При поперечном обтекании трубы на лобовой части ее поверхности образуется ламинарный пограничный слой, толщина которого постепенно увеличивается (рис. 3). При обтекании лобовой части трубы сечение потока уменьшается, скорость жидкости увеличивается, а давление у поверхности падает. В кормовой части трубы давление увеличивается, так как скорость уменьшается скорость жидкости в пограничном слое также снижается, а начиная с некоторого сечения частицы движутся в обратном направлении, образуя вихри, которые периодически отрываются с поверхности трубы и уносятся потоком. При этом соответственно изменяется значение локального коэффициента теплоотдачи по поверхности (окружности) трубы (рис. 3, в, г). Максимальное значение на лобовой образующей трубы, где толщина пограничного слоя мала. Затем коэффициент теплоотдачи снижается за счет увеличения 3 . Такой режим наблюдается при Ке до 2 10 . При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса (при Ке > 2-10 ) ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный, и точка отрыва перемещается в кормовую сторону трубы. [c.14]

Коэффициент теплоотдачи зависит от характера среды (воз-дух, жидкость), скорости ее и расположения продукта по отношению к этому потоку. Установлено, что в воздушных морозилках наилучшие показатели получаются при поперечном по отношению к движению продукта потоке воздуха со скоростью 4—6 м1сек. При скорости свыше 6—7 м/ сек продолжительность замораживания сокращается незначительно, а увеличившееся сопротивление системы приводит к непроизводительному расходу электроэнергии. [c.66]