Теплоотдача при свободном движении текучей среды

Конвективная теплоотдача при свободном движении

Текучей среды

1.1. Теплоотдача при свободной конвекции около вертикальных пластин и вертикальныхтруб

(критериальные формулы В.П. Исаченко[2])

1.1.1. Местный (локальный) и средний коэффициенты теплоотдачи при ламинарном режиме течения жидкости (10³< Ra ≤ 10⁹) рассчитывают по формулам [2]:

при T_w = const ; (1.1)

; (1.2)

при q_w = const ; (1.3)

. (1.4)

В формулы (1.1) – (1.4) входит поправка, учитывающая зависимость физических свойств текучей среды от температуры:

, (1.5)

где критерий Прандтля принимают по справочным данным для текучей среды при определяющей температуре флюида, а критерий Прандтля принимают по справочным данным для текучей среды при температуре стенки.

Определяющие параметры:

R₀ = x – локальная координата по высоте – для формул (1.1) и (1.3);

R₀ = h – высота вертикальной пластины или высота вертикальной трубы – для формул (1.2) и (1.4);

T₀ = T_f – температура текучей среды вдали от поверхности теплообмена (за пределами теплового пограничного слоя).

1.1.2. Местный (локальный) и средний коэффициенты теплоотдачи при развитом турбулентном режиме течения флюида (Ra ≥ 6×10¹⁰) при T_w = const и при q_w = const находят по формулам [2]:

; (1.6)

. (1.7)

Определяющие параметры:

R₀ = x – локальная координата по высоте – для формулы (1.6);

R₀ = h – высота вертикальной пластины или вертикальной трубы – для формулы (1.7);

Замечание. Поправку , учитывающую изменение физических свойств среды в зависимости от температуры, рассчитывают по формуле (1.5).

1.1.3. Переходный режим течения флюида наступает при числах Релея отличается неустойчивостью течения. В приближенных расчетах теплоотдачи при переходном режиме В.П. Исаченко рекомендует использовать формулы (1.6) и (1.7) для турбулентного режима течения.

1.2. Теплоотдача при свободной конвекции около горизонтальных пластин

(критериальные формулы В. П. Исаченко [2])

Средний коэффициент теплоотдачи на поверхности горизонтальных пластин можно приближённо рассчитать по формулам для вертикальной поверхности (1.2), (1.4) и (1.7) с последующим введением поправок на расположение теплоотдающей поверхности [3]:

для поверхности теплообмена обращенной вверх

, (1.8)

для поверхности теплообмена обращенной вниз

, (1.9)

где – коэффициент теплоотдачи, рассчитанный по одной из формул (1.2), (1.4) или (1.7).

Определяющие параметры:

, где a и b – размеры прямоугольной пластины;

Теплоотдача при свободном движении текучей среды

при малых числах Рэлея ()

Такого рода теплообмен возникает около тонких проволок и режим течения в этом случае называют пленочным. Для расчета среднего коэффициента теплоотдачи при пленочном течении рекомендуем использовать следующие критериальные формулы:

а) по данным [1] пленочный режим течения имеет место при числах Рэлея :

; (1.10)

б) по данным Л.С. Эйгенсона [4] пленочный режим течения на тонких нагретых проволоках (d = 0,2¸2мм) существует при числах Рэлея :

; (1.11)

в) по данным М.А. Михеева.[4] пленочный режим существует при числах и только в этом случае можно использовать формулу (1.11). В диапазоне наблюдается переходный от пленочного к ламинарному режим течения, для которого М.А. Михеев рекомендует формулу [4]: