Вынужденная конвекция

При вынужденном движении теплоотдача конвекцией зависит главным образом от характера движения (лами­нарное или турбулентное) и скорости.

В связи со сложностью явления эмпирические обобще­ния процесса теплоотдачи конвекцией при вынужденном движении можно сделать только для каждого отдельного случая.

Теплоотдача при движении газа (жидкости) в трубах. Этот вид теплообмена весьма обстоятельно исследован М.А. Михеевым и другими учеными. Эмпирические расчет­ные выражения в этом случае получены как для случая» когда температура стенки трубы выше температуры жидко­сти (Т _ст > Т _ж, нагрев жидкости), так и для случая охлаж­дения жидкости, когда Т _ст < Т _ж. Так (при 1< Pr< 100)

Эмпирические выражения этого типа могут быть ис­пользованы для практических расчетов. Критерии вычис­ляют для средних значений температуры среды. Формула применима для труб любого сечения; в качестве определя­ющего размера следует выбирать диаметр для круглых труб или эквивалентный диаметр (для некруглых труб).

Теплоотдача при обтекании труб. Различие в значениях а при продольном и поперечном обтекании труб, а также при коридорном и шахматном расположении труб обуслов­лено режимами движения потока среды, омывающей трубы. В частности, следует отметить, что степень турбулизации потока при входе в трубный пучок с шахматным расположением труб больше, чем при входе в пучок с ко­ридорным расположением труб. Кроме того, на величину a оказывает влияние направление теплового потока (от про­текающей по трубе среды к стенке трубы, или наоборот), вид трубного пучка (прямые трубы или змеевики), угол атаки, т. е. угол между осью трубы и направлением потока среды, и другие факторы.

Теплоотдача в случае одиночной трубы при поперечном обтекании ее потоком. Этим вопросом занимались М.А. Ми­хеев, Л.С. Эйгенсон и др.

Применительно к круглой трубе для определения вели­чины a может служить формула

где С и п — постоянные коэффициенты; e — поправка на угол атаки, значения которой следующие:

Значения коэффициентов С и п в зависимости от крите­рия Rе приведены ниже:

Теплоотдача при обтекании пучка труб (рис. 25 и 26). В промышленной практике теплоотдача при обтекании пуч­ка труб встречается часто в паровых котлах, теплообменни­ках, регенераторах, рекуператорах и т. п. Применяется коридорное и шахматное расположение труб в пучке. Для случая охлаждения потока предложены следующие расчет­ные выражения:

коридорный пучок

шахматный пучок при

где h₁, h₂, h₃ — поправочные коэффициенты, учитывающие влияние шага по ширине и глубине и числа рядов пучка, значения которых следующие:

В случае нагревания потока коэффициенты теплоотдачи следует умножить на коэффициент, учитывающий влияние температурного фактора

где Т _ги Т _ст— температуры газового потока и стенки тру­бы, К.