ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ДВИЖЕНИИ НЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
Комбинируя между собой рассмотренные критерии на основе соответствующих положений теории подобия, можно получить критериальные зависимости для того или иного конкретного случая. Так как при экспериментальном изучении явлений конвективного теплообмена искомой величиной обычно является коэффициент теплоотдачи а, то критериальные зависимости, как правило, составляются относительно критерия Нуссельта, в состав которого входит эта величина. В самом общем случае
Nu = /(Fo, Re, Ре, Gr)
Nu = /(Fo, Re, Pr, Gr).
Если же рассматривается стационарное движение, то критерий Fo выпадает и тогда
Nu = /(Re, Рг, Gr).
При вынужденном турбулентном движении обычно влиянием свободного движения пренебрегают п тогда не рассматривается критерий Gr; при свободном движении, напротив, может быть опущен критерий Re и т. д.
Для различных режимов движения теплоносителя критериальные зависимости принимают более конкретный вид. Так, при ламинарном течении вязкой несжимаемой жидкости при Re,-<2-103 для определения коэффициента теплоотдачи М. А. Михеев рекомендует следующие расчетные формулы:
Nue = 0,15Re®.3*Pro.«Gr«-i (|^)0,S6. (111.12)
где индексы «ж* и «с» указывают на то, по какой температуре — жидкости tx пли стенки ta — определены данные параметры.
Отношение значений критериев (Ргж/Ргс)0,г’’ учитывает, как указывалось ранее, влияние резкого изменения значений физических параметров или иначе влияние направления теплового потока.
Как видпо из выражения (III.12), при ламинарном режиме теплоотдача существенно зависит от интенсивности свободной конвекции, которая определяется значением критерия Грасгофа Gr. При PrGr<5-106 влияние свободной конвекции можно не учитывать.
При прочно установившемся турбулентном режиме, когда Re„> 104, расчетная формула имеет другой вид:
Nu, = 0,021Rei-8Pr»-«(Pr:t/Prc)(>-M. (III.13)
В переходной области для значений Rea, изменяющихся от 2 ■ 10* до 1 ■ 104, характер теплоотдачи значительно зависит от многих причин, поэтому для этого случая используется несколько иная
ШПИГИМПГТк*
Ко = Nu^Pr’0-43 (Pr,/Pre)-«™, (III. 14)
где
Ko = /(Ree) при Re., = 2 • 103 — г — 1 • 104.
Средние значения комплекса Ко, наиболее вероятные для рассматриваемой области, находятся по табл. И.
Таблица 11
йеж ■ 10-3 |
2,1 |
2.2 |
2,3 |
2,4 |
2,5 |
3,0 |
4.0 |
5,0 |
6.0 |
8,0 |
10,0 |
Ко |
1.9 |
2,2 |
3,3 |
3,8 |
4,4 |
6,0 |
10,3 |
15,5 |
19,5 |
27,0 |
33,3 |
Если величина lid <50, то значение а, полученное по формулам, должно умножаться на поправочный коэффициент е;, который определяется по табл. 12.
Таблица 12
|
Приведенные выше формулы применимы к трубам любой формы поперечного сечения при условии, что в качестве расчетного будет принят эквивалентный диаметр |