Теплообмен в свободном потоке жидкости ограниченного объема.

В малом (ограниченном) пространстве на характер свободного потока будут оказывать влияние температурное состояние поверхностей, форма и размеры пространства.

В вертикальных каналах в зависимости от расстояния между стенками характер циркуляции жидкости неодинаков (рис. 9.13): в широких каналах восходящие и нисходящие потоки движутся без помех (рис. 9.13, а); в узких каналах вследствие взаимных помех возникают циркуляционные контуры, размеры которых зависят от ширины канала и температурных перепадов (рис. 9.13, б).

В горизонтальных каналах характер движения жидкости зависит от положения нагретых и холодных поверхностей и расстояния между ними. При верхнем расположении нагретой поверхности циркуляция

в канале будет отсутствовать (рис. 9.13, в). При нижнем расположении нагретой поверхности в канале возникают чередующиеся восходящие и нисходящие потоки (рис. 9.13, г).

В горизонтальных цилиндрических каналах характер циркуляции жидкости зависит от соотношения диаметров поверхностей теплообмена (наружного D и внутреннего с1ш) и положения нагретых поверхностей. На рис. 9.13, д показана схема движения жидкости при небольшом соотношении диаметров с внутренней горячей поверхностью, а на рис. 9.13, е — при большом соотношении диаметров. Схема циркуляции потоков при нагретой наружной трубе показана на рис. 9.13, ж.

Циркуляция жидкости в ограниченном замкнутом пространстве

Рис. 9.13. Циркуляция жидкости в ограниченном замкнутом пространстве

Ввиду сложности процесса, протекающего в замкнутом пространстве, определить коэффициент теплоотдачи с учетом особенностей циркуляции не всегда возможно. Поэтому на практике расчет коэффициента теплоотдачи в ограниченном объеме сводится к определению эквивалентной теплопроводности Аэкв по формуле

где ек — поправочный коэффициент, учитывающий свободную конвекцию в прослойке; ек является функцией, зависящей от числа Рэлея Ra = GrPr; X — теплопроводность среды, заполняющей прослойку.

Зная эквивалентную теплопроводность прослойки, по формулам теплопроводности условно вычисляют среднюю плотность теплового потока. Для плоского канала плотность теплового потока

где tCT 1 — наибольшая температура стенки прослойки; tcj2 ~ наименьшая температура стенки прослойки; 8 — толщина прослойки.

Коэффициент ек для области значений Ra > 103

В качестве определяющего линейного размера принимают толщину прослойки S, в качестве определяющей температуры — среднюю температуру жидкости:

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >