Лист для замечаний

ИССЛЕДОВАНИН КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

1. Назначение

Установка позволяет определить средний коэффициент теплопередачи от жидкости к воздуху через гладкую и ребристую стенку при ламинарном течении жидкости в круглого сечения и в условиях естественной конвекции окружающего воздуха.

Установка так же позволяет определить средний коэффициент теплоотдачи от жидкости к внутренней поверхности трубы и средний коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности трубы в результате конвективного теплообмена к воздуху.

2. Теоретические основы работы.

2.1. Гладкая труба.

Так как толщина стенки трубы много меньше её внутреннего (внешнего) диаметра, то коэффициент теплопередачи можно приближённо считать таким же что и через плоскую стенку:

(1)

где _коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности трубы;

_ Коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности трубы;

 Коэффициент теплопроводности материала стенки (для меди =390 Вт/м град).

Учитывая, что величина  много больше, чем значение ln(d₂/d₁), можно записать:

(2)

При вязком течении средний коэффициент теплоотдачи ₁ может быть определен по уравнению:

Nu₁= 1,55(Pe∙d/l)^1/3∙(_c/_ж)^0,14,

где Pe=(₀d₁/a) – критерий Пекле, Nu₁=(₁d₁/) – число Нуссельта, _c - кинематическая вязкость жидкости при температуре стенки, _ж - кинематическая вязкость жидкости при t=t_c-0,5t_ср (t_ср – средний температурный напор),  принимается равным единице при данном соотношении l/d.

Теплоотдача от трубы к воздуху происходит посредством естественной конвекции.

При исследовании и анализе теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном гравитационном движении рассматривают три характерных режима. Пленочный режим 10^-3<R_a<5∙10². Характерной особенностью режима является распределение температуры вокруг трубы, которое наблюдалось бы в покоящейся среде, т.е. в условиях теплопроводности. При 5∙10²<R_a<2∙10⁷ имеет место режим ламинарной свободной конвекции, т.е. при сформировавшемся ламинарном пограничном слое на поверхности трубы. При 2∙10⁷<R_a<10¹³ наблюдается переходный и турбулентный режимы течения в пограничном слое. Смена режимов происходит плавно, их границы, определяемые по числу R_a, зависят от наличия протекания процесса свободной конвекции, наличия возмущающих факторов и степени их влияния. Поэтому определенные выше диапазоны R_a для каждого из режимов следует считать ориентировочными. Для расчета средних коэффициентов теплоотдачи на поверхности трубы может быть рекомендована эмпирическая формула вида

, значения с и n при Pr>0,7 приведены в табл.

Ra	c	n
10-3<Ra<5∙102	1,18	1/8
5∙102<Ra<2∙107	0,54	1/4
2∙107<Ra<1013	0,135	1/3

Ra=Gr∙Pr, Gr=g∙t∙d₂³/², Pr=/a=∙c_p/, Nu₂=(₁d₂/)