2020-04-07
111
Средний по периметру трубы коэффициент теплоотдачи определяется соотношениями
При 8<Re<103
 .
| (3.58) |
При Re>103
 ;
| (3.59) |
для воздуха при 10<Re<103
 ;
| (3.60) |
для воздуха при 103<Re<105
 .
| (3.61) |
Значения n, a, l выбираются при температуре жидкости, а величины nп , aп и критерия Prп — при температуре поверхности.
Выражения (3.56) — (3.59) справедливы в том случае, когда ось трубы перпендикулярна направлению потока. Ими же можно пользоваться, если угол атаки изменяется в пределах 70о 
90 о. При угле атаки, меньше 70 о
 ,
| (3.62) |
где
— поправка на угол атаки.
Обтекание шара
Средний по поверхности коэффициент теплоотдачи от шара, обтекаемого потоком теплоносителя, можно рассчитать по формуле
 .
| (3.63) |
За определяющий размер здесь принят диаметр шара. Пределы применимости уравнения (3.64): 
.
Теплоотдача при течении газа (Prж 
1) через плотный слой шаров или частиц может быть рассчитана по формулам В. Ю. Тимофеева (1940 г.):
|
|
|
при Re=20 200
 ;
| (3.64) |
при Re=200 1700
 .
| (3.65) |
В качестве определяюшего размера в формуле (3.64) принят диаметр шара (если частицы не сферические, то 
, где v – объем частицы). Определяющая температура t — средняя между температурами газа на входе в слой и выходе из него. Скорость газа рассчитывается по полному сечению, без учета загромождения его частицами.
Ориентировочные значения коэффициента теплоотдачи
Чтобы не допустить грубой ошибки, необходимо четко представлять диапозоны изменения коэффициентов теплоотдачи в различных условиях. Они приведены ниже, Вт/(м 
К):
| Свободная конвекция в газах | 5 -30
|
| Свободная конвекция воды | 102 103
|
| Вынужденная конвекция в газах | 10 500
|
| Вынужденная конвекция воды | 500 2∙104
|
| Кипение воды | 2∙103 4∙104
|
| Жидкие металлы | 102 3∙104
|
| Пленочная конденсация водяного пара | 4∙103 104
|
| Капельная конденсация водяного пара | 4∙104 105
|
Если в результате расчета по формулам коэффициент теплоотдачи выходит далеко за указанные пределы, надо внимательно разобраться в причинах этого.
Массоперенос
¨ Mассообменом называют самопроизвольный процесс переноса массы данного компонента смеси под действием пространственной неоднородности поля концентрации этого компонента
Концентрация i — того компонента есть безразмерная величина, определяемая соотношением
| (3.66) |
где
ri — плотность того компонента смеси, кг/м3;
rсм — плотность смеси, кг/м3.
Вектор плотности потока массы j [кг/(м2 × с)] указывает направление потока вещества и численно равен массовому количеству компонента смеси, проходящему за единицу времени через единицу контрольной поверхности, перпендикулярно к направлению переноса.
|
|
|
Как и в теории конвективного теплообмена методы решения конкретной задачи выбирают исходя из особенностей ее постановки и требуемой точности. Простейшая методика расчета основывается на аналогии между процессами теплообмена и массообмена. Математическое описание обоих процессов одинаково. При этом q — плотность теплового потока есть аналог плотности потока массы вещества m;
коэффициент температуропроводности - аналог коэффициентадиффузии D; коэффициент теплоотдачи a - есть аналог коэффициента массоотдачи b.
Поэтому решения задачи теплообмена, записанные в виде критериальных уравнений, могут быть использованы для расчета коэффициента массоотдачи после замены тепловых величин их массовыми аналогами. Например, формула для вынужденной конвекции
| Nuт =C × Rem × Prn, | (3.67) |
где
Nuт= 
, преобразуется к виду
| Nuт=C × Rem × Prn, | (3.68) |
где турбулентное число Нуссельта необходимо заменить на турбулентное число Шервуда
Shт= 
- критерий Шервуда
Теперь зная коэффициенты конвективной тепло- и массоотдачи легко определить плотность теплового потока и плотность потока массы вещества.
| (3.69) |
где
Тж, Тп — температуры жидкости и поверхности соответственно, K.
| (3.70) |
где
riж, riп — парциальные плотности i-того компонента смеси в жидкости и на поверхности соответственно.
