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.
- 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 . (10.13)
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 . (10.14)
2).
турбулентное течение - (Gr ·Pr)ж > 109:
Nuжdср. = 0,15· (Grжd ·Pr ж)0,33
·(Pr ж/Prст)0,25 . (10.15)
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 (10.13-10.15)
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
, (10.16)
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 представлена 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
. (10.17)
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 . (10.18)
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. (10.19)
2).
турбулентное течение – Re > 4·104
Nuжdср. = 0,037·Reжd0,5·Prж0,33
·(Prж/Prст)0,25. (10.20)
в).
Поперечное обтекание одиночной трубы (угол атаки j = 900).
1). при Reжd = 5 - 103
Nuжdср. = 0,57·Reж0,5·Prж0,38
·(Prж/Prст)0,25. (10.21)
2).
при Reжd = 103 -2·105
Nuжdср. = 0,25 ·Reж0,6·Prж0,38
·(Prж/Prст)0,25. (10.22)
Предыдущая страница |
Следующая страница
СОДЕРЖАНИЕ
|
