Цилиндра потоком жидкости.

Теплообмен с телами сложной формы

I. Трубы некруглой формы.

Теплоотдача при течении среды по трубам некруглой формы может быть рассчитана по формулам для труб круглой формы, введя эквивалентный диаметр. При определении , , Nu и Re в качестве характерного линейного параметра необходимо брать d_э.

Для некруглых труб число Nu на стабилизированном участке
при ламинарном движении среды для тепловых граничных условий первого рода получено: (рис. 1.8).

60° a b	a a Nu = 3,0
b a
b a	Nu = 3,657
b a	b a

Рис. 1.8. Трубы некруглой формы и стабилизированные значения Nu для них при

Т_ст = const

II. Теплоотдача по змеевику определяется так же, как для трубы
с введением поправочного коэффициента, который больше единицы.
Чем меньше радиус витка R, тем больше этот коэффициент за счет турбулизации потока в местах изгиба.

III. Поперечное обтекание

цилиндра потоком жидкости.

На лобовой части поверхности цилиндра образуется ламинарный пограничный слой, толщина которого возрастает по мере увеличения угла j (рис. 1.9). С ростом толщины пограничного слоя d_г постепенно уменьшается локальный коэффициент теплоотдачи a(j).

w ввввввв0 0

A

j

dг

В

0,5

1,0

1,5

jB jB

j

Рис. 1.9. Зависимость отношения локального коэффициента теплоотдачи a(j)

к среднему a при поперечном обтекании цилиндра

В точке В происходит отрыв пограничного слоя, пограничный слой разрушается, образуются вихри, способствующие интенсификации теплообмена.

При турбулизации пограничного слоя точка отрыва В достигается при больших значениях угла j, что ведет к увеличению отношения .

Для определения среднего коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании трубы предлагаются следующие формулы

(53)

В этих формулах определяющий линейный параметр – внешний диаметр труб.

IV.Поперечное обтекание пучка труб.

Трубчатые теплообменники обычно выполняют в виде пучка трубок. Наиболее распространены шахматные и коридорные пучки (рис. 1.10).

wx

wx

б

а

Рис. 1.10. Поперечное обтекание пучка труб: а) шахматное расположение труб;

б) коридорное расположение труб.

Шахматное расположение труб:

(54)

Коридорное расположение труб:

. (55)

В этих формулах в качестве характерного линейного параметра используется наружный диаметр трубы d, а скорость жидкости определяют по самому узкому поперечному сечению между трубами. По средней температуре жидкости определяются все физические константы.