🗊Презентация Теплоотдача при поперечном обтекании труб

Омывание трубы поперечным неограниченным потоком жидкости характеризуется рядом особенностей. Плавное, безотрывное обтекание трубы ( рис.1 ) имеет место только при Re = ≤ 5. Омывание трубы поперечным неограниченным потоком жидкости характеризуется рядом особенностей. Плавное, безотрывное обтекание трубы ( рис.1 ) имеет место только при Re = ≤ 5.

При Re > 5 поперечно-омываемая труба представляет собой неудобообтекаемое тело. Пограничный слой, образующийся на передней половине трубы, в кормовой части отрывается от поверхности, и позади цилиндра образуются два симметричных вихря ( рис.2 ). При Re > 5 поперечно-омываемая труба представляет собой неудобообтекаемое тело. Пограничный слой, образующийся на передней половине трубы, в кормовой части отрывается от поверхности, и позади цилиндра образуются два симметричных вихря ( рис.2 ).

При дальнейшем увеличении Re вихри вытя-гиваются по течению все дальше от трубы. Затем вихри периодически отрываются от трубы и уносятся потоком жидкости, образуя за трубой вихревую дорожку. ( рис.3 ). До Re ≈ 103 частота отрыва вихря растет и затем в области Re = 103 ÷ 2·105 становится практически постоянной величиной, характеризуемой числом Струхаля: При дальнейшем увеличении Re вихри вытя-гиваются по течению все дальше от трубы. Затем вихри периодически отрываются от трубы и уносятся потоком жидкости, образуя за трубой вихревую дорожку. ( рис.3 ). До Re ≈ 103 частота отрыва вихря растет и затем в области Re = 103 ÷ 2·105 становится практически постоянной величиной, характеризуемой числом Струхаля: Sh = , где f - частота.

Процесс теплоотдачи при поперечном обтекании труб имеет ряд особенностей, которые объясняются гидродинамической картиной движения жидкости вблизи поверхности трубы.  Процесс теплоотдачи при поперечном обтекании труб имеет ряд особенностей, которые объясняются гидродинамической картиной движения жидкости вблизи поверхности трубы.  Образующийся на поверхности трубы пограничный слой имеет наименьшую толщину в лобовой точке и далее постепенно нарастает – до тех пор, пока не произойдет отрыв потока и образование вихревой зоны в кормовой части трубы.

Поэтому, в лобовой части трубы коэффициент наибольший, так как толщина пограничного слоя минимальна. Вследствие увеличения пограничного слоя по периметру трубы , достигая минимального значения в точке отрыва потока. В области вихревой зоны происходит за счет разрушения пограничной зоны (слоя). Поэтому, в лобовой части трубы коэффициент наибольший, так как толщина пограничного слоя минимальна. Вследствие увеличения пограничного слоя по периметру трубы , достигая минимального значения в точке отрыва потока. В области вихревой зоны происходит за счет разрушения пограничной зоны (слоя).

Для расчета среднего по периметру трубы коэффициента рекомендуется использовать следующие зависимости: Для расчета среднего по периметру трубы коэффициента рекомендуется использовать следующие зависимости: где Nu =

В качестве определяющего линейного размера принят внешний (наружный) диаметр трубы dнар ; определяющей температуры – температуры потока; скорость жидкости отнесена к самому узкому сечению канала, стесненному трубкой; выбирается по средней температуре стенки трубы. В качестве определяющего линейного размера принят внешний (наружный) диаметр трубы dнар ; определяющей температуры – температуры потока; скорость жидкости отнесена к самому узкому сечению канала, стесненному трубкой; выбирается по средней температуре стенки трубы. Формулы справедливы для случая, когда угол �� между направлением потока и осью трубы («угол атаки») равен 90. Если ��<90, то теплоотдача ↓. При �� = 30 ÷ 90 можно использовать формулу:

В теплообменниках с целью ↑ F трубы собирают в пучок. В основном, применяют 2 вида расположения труб в пучках: В теплообменниках с целью ↑ F трубы собирают в пучок. В основном, применяют 2 вида расположения труб в пучках: Коридорное; Шахматное. Характеристикой пучка являются: – поперечный шаг S1 ; – продольный шаг S2 ; – внешний диаметр трубы dнар .

Из экспериментальных данных следует, что теплоотдача трубок второго и третьего родов постепенно увеличивается по сравнению с первым рядом. Причина: увеличение турбулентности потока при прохождении через пучок. Начиная с третьего ряда и далее структура потока приблизительно остается const, следовательно = const. Из экспериментальных данных следует, что теплоотдача трубок второго и третьего родов постепенно увеличивается по сравнению с первым рядом. Причина: увеличение турбулентности потока при прохождении через пучок. Начиная с третьего ряда и далее структура потока приблизительно остается const, следовательно = const. Средний коэффициент теплоотдачи при Re = 103…105: Nu = c · Ren · · Для шахматного пучка – c = 0,41; n = 0,6. Для коридорного пучка – c =0,26; n = 0,65. Поправочный коэффициент учитывает влияние относительных шагов и . Для коридорного пучка: = , а для шахматного пучка: при < 2 , = ; при ≥ 2, = 1,12.

Поправочный коэффициент учитывает номер ряда. Для первого ряда труб i = 1 шахматного и коридорного пучков = 0,6. Для второго ряда труб i = 2 шахматного пучка = 0,9. Для третьего ряда i = 3 и последующих рядов = 1 для шахматного и коридорного пучков. Поправочный коэффициент учитывает номер ряда. Для первого ряда труб i = 1 шахматного и коридорного пучков = 0,6. Для второго ряда труб i = 2 шахматного пучка = 0,9. Для третьего ряда i = 3 и последующих рядов = 1 для шахматного и коридорного пучков. В качестве определяющей температуры принята средняя температура жидкости; определяющего геометрического размера - внешний диаметр трубы dнар; скорость определяется в самом узком сечении пучка труб. Формулы пригодны для . Среднее значение для всего пучка в целом определяется так:

где: где: – средний коэффициент теплоотдачи i – ого ряда; – суммарная поверхность теплообмена трубок i - ого ряда; n – число рядов в пучке. Если F1 , F2 … Fn , то формула упрощается: , при этом и , где и – поправочный коэффициент . Если , то изменение теплоотдачи учитывается поправочным коэффициентом

Значения берутся из графиков: Значения берутся из графиков: