Курс лекций по ТМО_ Абузова Ф[1].Ф
..pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г (ts |
−tc ) π R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 4 |
α |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Re |
г |
|
|
|
, |
(3Д.8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r ρж νж |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где R – радиус трубы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Формула (3Д.6) справедлива при выполнении двух условий: |
|
|||||||||||
∙ |
Zг <3900 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
|
σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d <20 |
|
|
, |
σ – |
коэффициент поверхностного натяжения, |
d – на- |
|||||||
|
|||||||||||||
|
|
ρж g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ружный диаметр трубы.
Для встречающихся на практике случаев эти два условия обычно вы-
полняются и течение ламинарное.
При конденсации водяного пара на трубных пучках учитывают сле-
дующую особенность: в пучках горизонтальных труб конденсат с верхних рядов стекает на нижние. Происходит утолщение плёнки и снижение ко-
эффициента теплоотдачи. Приближенно это учитывается формулой Д.А. Лабунцова, [6]:
|
гп =1,163 |
4320 |
+47,54 ts −0,14 ts2 |
; |
(3Д.9) |
||||
α |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||
4 2 m R (ts −tc ) |
|||||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
m n , |
|
(3Д.10) |
|||||
где R – радиус трубки в пучке; n – число трубок в пучке.
Средний коэффициент теплоотдачи при конденсации пара внутри трубы при турбулентном течении:
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
|
ρж 2 |
|
ρж 2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α = |
αк |
|
|
|
+ |
|
|
|
, |
(3Д.11) |
|||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
2 |
|
|
ρсм |
|
ρсм |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
вход |
|
|
выход |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где αк – коэффициент теплоотдачи однофазной жидкости (конденсата),
расход которой равен расходу пароводяной смеси;
индекс "см" – смесь воды и пара.
173
ρж |
=1+ |
ρж −ρп |
x , |
(3Д.12) |
|
|
|||
ρсм |
|
ρп |
|
|
где x = Mп – массовое расходное паросодержание;
Mсм
Mп – массовый расход пара;
Mсм – массовый расход смеси.
Другие расчётные формулы – в [1].
174
CПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.
2.Краснощёков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: учеб. по-
собие для вузов. – 4-е изд. перераб. – М.: Энергия, 1980. – 288 с.
3.Милн-Томсон Л.М., Комри Л.Дж. Четырехзначные математические таб-
лицы. – М.: Физматгиз, 1961. – 241 с.
4.Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен: учеб. пособие для ву-
зов. - 3-е изд., стер. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 550 с.
5.Абузова Ф.Ф. Тепломассообмен (основы конвективного тепломассооб-
мена). – Уфа: Изд-во УГНТУ, 1995. – 69 с.
6.Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбу-
лентном пограничном слое. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 319 с., ил.
7.Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Физматгиз, 1962.-479 с.
8.Хинце И.О. Турбулентность. – М.: Физматгиз, 1963. – 680 с.
9.Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. – М.: Наука, 1969. – 744 с.
10.Абузова Ф.Ф. Поверочный тепловой расчёт теплообменного аппара-
та. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. – 18 с.
11.Абузова Ф.Ф., Репин В.В. Расчёт теплообменника и выбор термоди-
намически совершенной компоновки. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 1995. – 36 с.
12. Теория тепломассообмена /под ред. Леонтьева А.И. – М.: Высшая
школа, 1979. - 496 с.- ил.
175
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................... |
4 |
Необходимость углублённого понимания и роль российских учёных .......... |
5 |
Модели среды и задача курса......................................................................... |
5 |
1. ТЕПЛООБМЕН ............................................................................................. |
6 |
1.1. Основные понятия теплообмена ............................................................. |
6 |
Основные способы переноса теплоты ..................................................... |
6 |
Виды сложного теплообмена.................................................................... |
7 |
1.2. Теплопроводность. Закон Фурье............................................................ |
10 |
1.3. Дифференциальное уравнение теплопроводности и его решения..... |
11 |
Условия однозначности для процессов теплопроводности.................. |
16 |
1.3.1. Теплопроводность при стационарном тепловом режиме |
|
(граничные условия I рода) ..................................................................... |
17 |
Плоская стенка, qv =0 ............................................................................... |
18 |
Многослойная плоская стенка ................................................................ |
20 |
1.3.2. Теплопередача (теплопроводность при граничных условиях III |
|
рода) ......................................................................................................... |
21 |
Плоская однородная и многослойная стенки......................................... |
21 |
Цилиндрическая стенка: теплопроводность при стационарном |
|
тепловом режиме (граничные условия I рода)....................................... |
24 |
Многослойная криволинейная стенка: теплопередача |
|
(теплопроводность при граничных условиях III рода) ........................... |
27 |
Средняя расчётная поверхность ............................................................ |
29 |
Интенсификация теплопередачи – увеличение теплового потока....... |
30 |
Расчётные формулы для цилиндрической стенки................................. |
31 |
Критический диаметр цилиндрической стенки....................................... |
33 |
Тепловая изоляция.................................................................................. |
36 |
1.3.3. Нестационарная теплопроводность ............................................. |
36 |
Физические представления о процессах нагревания и охлаждения тел |
|
.................................................................................................................. |
37 |
Охлаждение (нагревание) неограниченной пластины........................... |
37 |
Количество теплоты, отданное пластиной в процессе охлаждения..... |
39 |
Влияние числа Bi на процессы нестационарной теплопроводности.... |
40 |
Охлаждение тел конечных размеров ..................................................... |
42 |
Зависимость охлаждения (нагревания) от формы и размеров тела.... |
45 |
Регулярный режим охлаждения (нагревания) тела............................... |
47 |
176
1.4. Конвективный теплообмен (КТО) в однофазной среде........................ |
48 |
Система дифференциальных уравнений КТО....................................... |
50 |
Теория подобия ....................................................................................... |
52 |
Методы приведения к безразмерному виду........................................... |
53 |
Простейший метод – метод « губки» .................................................. ..... |
53 |
Получение эмпирических уравнений подобия....................................... |
54 |
1.5. Элементы теплообмена при фазовых превращениях. Конденсация |
|
чистого пара................................................................................................... |
60 |
Расчёт коэффициента теплоотдачи по формулам Нуссельта ............. |
61 |
1.6. Теплообмен излучением в прозрачной среде. Сложный теплообмен 65 |
|
Основные законы теплового излучения ................................................. |
67 |
Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде.................. |
69 |
1.7. Основы теплового расчёта теплообменных аппаратов........................ |
72 |
Краткая классификация ТОА .................................................................. |
72 |
Виды теплового расчёта.......................................................................... |
73 |
Уравнение теплового баланса и теплопередачи................................... |
73 |
Схемы движения теплоносителей.......................................................... |
75 |
Распределение температур при прямотоке и противотоке................... |
76 |
Средний температурный напор .............................................................. |
77 |
Расчёт конечных температур теплоносителей ...................................... |
78 |
Обобщение по видам теплообмена........................................................... |
79 |
2. МЕТОДЫ ТЕОРИИ ТЕПЛОМАССОБМЕНА.............................................. |
79 |
2.1. Особенности движения и теплообмена в трубах (физическое |
|
содержание табл. 2) ...................................................................................... |
80 |
Течение в прямой трубе.......................................................................... |
80 |
Участок гидродинамической стабилизации............................................ |
80 |
Участок термической стабилизации ....................................................... |
82 |
Теплообмен при ламинарном течении в трубе...................................... |
84 |
Теплоотдача в трубах некруглого сечения............................................. |
87 |
Каналы кольцевого поперечного сечения.............................................. |
88 |
Теплоотдача в изогнутых трубах ............................................................ |
88 |
Теплоотдача в шероховатых трубах ...................................................... |
89 |
Средняя по сечению потока температура жидкости.............................. |
91 |
Теплоотдача при свободном движении.................................................. |
92 |
Теплоотдача при поперечном омывании труб и пучков труб................ |
93 |
177
Коэффициент теплоотдачи при омывании труб и пучков труб (плакат) |
|
.................................................................................................................. |
95 |
Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб........................... |
96 |
Коэффициенты теплоотдачи................................................................... |
97 |
2.2. Дополнение к расчёту среднего температурного напора..................... |
98 |
Формула В.Г. Шухова............................................................................. |
101 |
Сравнение прямотока и противотока ................................................... |
102 |
2.3. Дополнение к теплообмену при фазовых превращениях. Кипение... |
103 |
Режимы кипения .................................................................................... |
103 |
Теплоотдача при пузырьковом режиме в большом объёме ............... |
108 |
Структура двухфазного потока при течении внутри труб кипящей |
|
жидкости................................................................................................. |
108 |
Теплоотдача при вынужденном движении кипящей жидкости в трубах |
|
................................................................................................................ |
110 |
2.4. Приближение пограничного слоя......................................................... |
111 |
Система уравнений ламинарного пограничного слоя ......................... |
111 |
Система уравнений турбулентного пограничного слоя....................... |
117 |
2.5. Подобие и моделирование процессов конвективного теплообмена . 122 |
|
Условия подобия физических процессов............................................. |
122 |
Моделирование процессов КТО ........................................................... |
123 |
Термодинамическое подобие ............................................................... |
125 |
Метод локального теплового моделирования ..................................... |
126 |
Метод масштабных преобразований (приведение математической |
|
формулировки краевой задачи к безразмерному виду) ...................... |
127 |
Метод размерностей. π-Теорема ......................................................... |
132 |
2.6. Теплогидравлический расчёт теплообменных аппаратов.................. |
136 |
2.7. Методы теплообмена излучением....................................................... |
137 |
Закон Ламберта ..................................................................................... |
137 |
Теплообмен излучением между телами, произвольно расположенными |
|
в пространстве. Угловые коэффициенты............................................. |
139 |
Экраны.................................................................................................... |
142 |
Уравнение переноса лучистой энергии................................................ |
143 |
Особенности излучения газов и паров................................................. |
145 |
2.8. Массообмен........................................................................................... |
147 |
Основные понятия и определения ....................................................... |
147 |
Концентрационная диффузия. Закон Фика .......................................... |
148 |
178
Тепло- и массообмен в двухкомпонентных средах ............................. |
149 |
2.9. Дифференциальные уравнения тепломассообмена.......................... |
151 |
Система уравнений конвективного массообмена для бинарной смеси |
|
................................................................................................................ |
152 |
Диффузионный пограничный слой ....................................................... |
156 |
Числа подобия конвективного массообмена........................................ |
157 |
2.10. Аналогия процессов теплообмена и массообмена........................... |
158 |
Тройная аналогия .................................................................................. |
161 |
Методы теплопроводности.................................................................... |
162 |
Ребристые поверхности (методы интенсификации теплообмена) ..... |
163 |
Дифференциальное уравнение для прямого ребра............................ |
163 |
Прямое ребро прямоугольного профиля.............................................. |
164 |
Прямое ребро треугольного профиля .................................................. |
166 |
Круглое ребро прямоугольного профиля (табл. 1Д)............................ |
168 |
Тепловой поток, переданный одним ребром ....................................... |
171 |
Теплоотдача при плёночной конденсации сухого насыщенного |
|
водяного пара с учётом волнового движения...................................... |
171 |
CПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .......................................... |
175 |
179