Тема 8 Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в трубах и при поперечном омывании труб

Программа.

Особенности течения теплообмена в трубах. Участки гидродинамической и тепловой стабилизации. Стабилизированное течение. Вязкостный и вязкостно-гравитационный режимы течения. Методы расчета теплоотдачи при стабилизированном течении в трубах.

Теплоотдача при ламинарном и турбулентном режимах течения жидкости в гладких трубах круглого поперечного сечения. Расчетные уравнения. Переходный режим. Теплоотдача при течении жидкости в трубах некруглого поперечного сечения и в изогнутых и шероховатых трубах.

Теплоотдача при вынужденном поперечном омывании труб и пучков труб. Режимы течения в пограничном слое при поперечном омывании цилиндра и их связь с теплоотдачей. Влияние отрыва пограничного слоя. Характер изменения теплоотдачи по окружности цилиндра при различных условиях омывания. Средняя (по окружности трубы) теплоотдача. Расчетные уравнения. Влияние степени турбулентности набегающего потока и угла атаки.

Основные типы пучков труб. Ламинарное и турбулентное течение жидкости в пучках. Ламинарный, смешанный и турбулентный режимы омывания. Изменение теплоотдачи по окружности труб пучка. Изменение средней по окружности труб теплоотдачи в зависимости от номера ряда. Влияние степени турбулентности набегающего потока. Влияние величины относительных шагов. Расчетные уравнения. Сравнение теплоотдачи шахматных и коридорных пучков. Влияние угла атаки.

Литература: [1,гл.8 и 9]

Методические указания.

В теме рассмотрены три вида вынужденного движения жидкости: внутри трубы, поперек трубы и поперек пучка труб. В каждом из видов изучают ламинарный и турбулентный режимы течения. Кроме того, при ламинарном режиме течения различают две его разновидности – вязкостный и вязкостно-гравитационный. При анализе всех видов движения следует различать также теплообмен в пределах начального теплового участка, или участка термической стабилизации, и теплообмен стабилизированный.

Вопросы для самопроверки.

8.1. Одинаковы ли значения местного и среднего коэффициентов теплоотдачи на участке термической стабилизации? (Да, нет).

8.2. Могут ли отличаться значения местного и среднего коэффициентов теплоотдачи за пределами участка термической стабилизации? (Да, нет).

8.3. Возможны ли при течении жидкости в трубе условия теплообмена, при которых значение числа Nu приближается к постоянной величине 4.36, не зависящей от значения критериев подобия? (Да, нет).

8.4. Применима ли известная расчетная формула

только для турбулентного режима течения? (Да, нет).

8.5. Одинаковы ли показатели степени при Re у расчетной формулы (см. вопрос 8.4) для среднего и у аналогичной расчетной формулы для местного ά? (Да, нет).

8.6. Верно ли, что изменение скорости течения влияет на изменение теплоотдачи при ламинарном режиме в большей степени, чем при турбулентном? (Да, нет).

8.7. Одинаковые ли критерии подобия включены в формулы для вязкостного и вязкостно-гравитационного режимов течения? (Да, нет).

8.8. Допускается ли применение критериальных формул, соответствующих течению в круглых трубах, для расчета теплоотдачи при течении в трубах некруглого поперечного сечения? (Да, нет).

8.9. Допускается ли применение критериальных формул, соответствующих течению в круглых трубах, для расчета теплоотдачи при поперечном омывании труб? (Да, нет).

8.10. Одинаковы ли местные коэффициенты теплоотдачи по окружности трубы при поперечном ее омывании жидкостью? (Да, нет).

8.11. Возрастает ли коэффициент теплоотдачи при внешнем омывании труды от угл атаки? (Да, нет).

8.12. Верно ли, что первый по ходу жидкости ряд труб в пучке имеет более высокий коэффициент теплоотдачи, чем последующие ряды? (Да, нет).