Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Обтекании труб
15.1 Гидродинамика и теплообмен при поперечном омывании одиночной круглой трубы При поперечном омывании трубы при значении числа Рейнольдса имеет место плавное безотрывное омывание внешней поверхности. С увеличением числа Рейнольдса режим становится ламинарным, а при , со стороны кормовой части трубы возникают вихревые потоки и отрыв пограничного слоя. Отрыв происходит при угле атаки . При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса угол отрыва вырастает с 80° до 440°. В лобовой точке набегания потока поток разделяется на две части, на поверхности трубы образуется пограничный слой, который имеет начальную толщину в лобовой точке, и далее постепенно нарастает в размерах. Скорость слоёв жидкости, примыкающих к внешней границе пограничного слоя, увеличивается вдоль периметра трубы, а давление в соответствии с уравнением Бернулли . (15.1)
При достижении угла атаки скорость достигает наибольшего значения и далее начинает уменьшаться, что сопровождается соответствующим увеличением или восстановлением давления. В этой области пограничный слой становится неустойчивым. Имеем следующий график распределения коэффициента теплоотдачи по периметру трубы в зависимости от угла атаки j: Кормовая часть трубы омывается и поэтому коэффициент теплоотдачи возрастает. На кривой 2 … Второй минимум соответствует месту отрыва турбулентного пограничного слоя – примерно 140°. За местом отрыва труба омывается вихрями (отрезок се), теплоотдача возрастает. Определяющий размер – внутренний диаметр dвн, определяющая температура – средняя температура жидкости. Точка b на графике 2 соответствует отрыву ламинарного пограничного слоя и образованию вихрей. Т.е. точка b соответствует переходу ламинарного течения в пограничном слое в турбулентное. Точка с соответствует … пограничного слоя. Точка d – отрыв турбулентного пограничного слоя от поверхности трубы. Экспериментальными исследованиями поперечного омывания трубы занимался Шукаускас. Он обобщил многие экспериментальные данные, данные других авторов в виде экспериментальной зависимости. Средний по периметру трубы коэффициент теплоотдачи определяется: . (15.2) Различают три режима: 1) Ламинарное течение в пограничном слое: . 2) Переходный режим (лобовая часть трубы омывается ламинарным пограничным слоем, а кормовая – турбулентным пограничным слоем): . 3) Развитый турбулентный режим течения жидкости в пограничном слое: . При значении числа Рейнольдса происходит изменение закона теплообмена. Уравнение (15.2) справедливо при угле атаки . Угол атаки потока – это угол между направлением потока и осью трубы. Если угол атаки j отличается от 90°, то необходимо ввести поправку в уравнение (15.2) на угол атаки:
В случае продольного омывания трубы коэффициент теплоотдачи меньше, чем при поперечном омывании. Турбулентность потока, согласно рис. 12.2, характеризуется степенью турбулентности:
Влияние турбулентности набегающего потока на среднюю теплоотдачу трубы лежит в пределах: . Влияние турбулентности на среднюю теплоотдачу трубы . (15.3)
|