2014-04-09
9596
Многие теплообменные аппараты представляют собой пучки поперечно омываемых труб. При этом различают два основных типа пучков труб: коридорный (а) и шахматный (б).
Каждый из пучков характеризуется внешним диаметром труб d, поперечным шагом S 1, продольным шагом S 2 и числом рядов труб по ходу движения жидкости Z.
Режим движения жидкости в пучке полностью определяется критерием 
, где 
– скорость потока, отнесенная к самому узкому сечению. В зависимости от величины 
различают:
а) ламинарный режим, когда Re < 103. В этом случае при небольших значениях Re может наблюдаться плавное, безотрывное обтекание труб пучка;
б) смешанный режим, когда Re = 103…105. Здесь наблюдается смешанное течение жидкости: турбулентное в пространстве между трубами и ламинарное на лобовой поверхности труб;
в) турбулентный режим (Re > 105), когда вся поверхность труб омывается турбулентным пограничным слоем.
Чаще всего на практике встречается смешанный режим. В этом случае первый ряд труб обоих пучков омывается так же, как и одиночная труба. Характер обтекания остальных труб в значительной мере зависит от типа пучка. В коридорном пучке между трубами образуются застойные зоны со слабой циркуляцией жидкости, поэтому лобовая и кормовая части этих труб омываются с меньшей интенсивностью: поток в основном проходит в продольных зазорах между трубами. В шахматном пучке характер обтекания труб второго и последующего рядов качественно мало отличается от обтекания труб первого ряда.
|
|
|
Отмеченные особенности обтекания труб, расположенных в пучках, отражаются на теплоотдаче. Для труб первого ряда обоих пучков и последующих рядов шахматного пучка максимум коэффициента 
наблюдается в лобовой точке А. Для глубинных рядов коридорного пучка, вследствие наличия застойных зон, максимум смещается на расстояние 
50о. Исследование теплоотдачи показало, что с ростом номера ряда средний коэффициент теплоотдачи увеличивается. Однако, начиная с третьего ряда, интенсивность теплоотдачи остается практически постоянной, так как не изменяется структура потока.
Расчетные формулы. В результате обработки опытных данных для определения средних коэффициентов теплоотдачи (
) для труб, начиная с третьего ряда, при смешанном режиме были получены следующие формулы:
• при коридорном расположении труб в пучке
,
где 
– поправочный коэффициент, учитывающий густоту расположения труб в пучке, 
;
• при шахматном расположении труб в пучке
,
где при 
< 2 
, а при 
.
В формулах в качестве определяющих температуры, скорости и размера приняты: средняя температура потока; скорость потока в узком сечении; наружный диаметр труб. 
– поправка на угол атаки.
|
|
|
Из формул определяется коэффициент теплоотдачи для третьего и последующих рядов труб 
.
Средний коэффициент теплоотдачи для всего пучка в целом определяется по формуле
,
где Z – количество рядов труб по ходу потока жидкости. Коэффициенты теплоотдачи для труб первого 
и второго 
рядов определяются по следующим формулам:
• для коридорного пучка 
;
• для шахматного пучка 
.
Лекция 11. Раздел 5. Конвективный теплообмен
