Лекция 10.5: Расчетные формулы конвективного теплообмена

Приведем некоторые основные расчетные формулы конвективного теплообмена (академика М.А.Михеева), которые даны для средних значений коэффициентов теплоотдачи по поверхности стенки.

 

1. Свободная конвекция в неограниченном пространстве.

а) Горизонтальная труба диаметром d при 103<(Gr··Pr)жd <108.

Nuжdср. = 0,5·(Grжd ·Pr ж)0,25 (Pr ж/Prст)0,25 .                                                                (10.6)

б) Вертикальная труба и пластина:

1) ламинарное течение – 103<(Gr ·Pr)ж <109:

Nuжdср. = 0,75· (Grжd ·Pr ж)0,25·(Pr ж/Prст)0,25 .                                                             (10.7)

2) турбулентное течение – (Gr ·Pr)ж > 109:

Nuжdср. = 0,15· (Grжd ·Pr ж)0,33 ·(Pr ж/Prст)0,25 .                                                            (10.8)

Здесь значения Grжd и Pr ж берутся при температуре жидкости (газа), а Prст при температуре поверхности стенки.

Для воздуха Pr ж/Prст = 1 и формулы (10.6-10.8) упрощаются.

 

2. Вынужденная конвекция.

 

Режим течения определяется по величине Re.

а) Течение жидкости в гладких трубах круглого сечения.

1) ламинарное течение – Re < 2100

Nuжdср. = 0,15·Reжd0,33·Prж0,33·(Grжd·Prж)0,1·(Prж/Prст)0,25·εl ,                                       (10.9)

где εl – коэффициент, учитывающий изменение среднего коэффициента теплоотдачи по длине трубы и зависит от отношения длины трубы к его диаметру (l/d).

Значения этого коэффициента представлены в таблице 10.1.

 

Таблица 10.1. Значение εl при ламинарном режиме.

l/d

1

2

5

10

15

20

30

40

50

εl

1,9

1,7

1,44

1,28

1,18

1,13

1,05

1,02

1,0

2) переходной режим – 2100 < Re < 104

Nuжdср. = К0·Prж0,43·(Prж/Prст)0,25·εl .                                                                           (10.10)

Коэффициент К0 зависит от критерия Рейнольдса Re и представлена в таблице 10.2.

 

Таблица 10.2.Значение К0 .

Re·104

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

3

4

5

6

8

10

К0

1,9

2,2

3,3

3,8

4,4

6,0

10,3

15,5

19,5

27,0

33,3

3) турбулентное течение – Re > 104

Nuжdср. = 0,021· Reжd0,8·Prж0,43· (Prж/Prст)0,25·εl .                                                        (10.11)

 

Таблица 10.3. Значение εl при турбулентном режиме.

l/d

 

 

Re = 2·103

Re = 2·104

Re = 2·105

1

1,9

1,51

1,28

2

1,70

1,40

1,22

5

1,44

1,27

1,15

10

1,28

1,18

1,10

15

1,18

1,13

1,08

20

1,13

1,11

1,06

30

1,05

1,05

1,03

40

1,02

1,02

1,02

50

1,00

1,00

1,00

 

б) Обтекание горизонтальной поверхности.

 

1) ламинарное течение – Re < 4·104

Nuжdср. = 0,66·Reжd0,5·Prж0,33 ·(Prж/Prст)0,25.                                                                (10.12)

 

2) турбулентное течение – Re > 4·104

Nuжdср. = 0,037·Reжd0,5·Prж0,33 ·(Prж/Prст)0,25 .                                                 (10.13)

 

в) Поперечное обтекание одиночной трубы (угол атаки j = 900).

 

1) при Reжd = от 5 до 103

Nuжdср. = 0,57·Reж0,5·Prж0,38 ·(Prж/Prст)0,25 .                                                                (10.14)

 

2) при Reжd = от 103 до  2·105

Nuжdср. = 0,25 ·Reж0,6·Prж0,38 ·(Prж/Prст)0,25 .                                                               (10.15)

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *