Глава XV. Теплообмен при вынужденном движении потока

Вынужденное движение жидкости вызывается внешними причинами, не связанными с тепловым воздействием (насос, вентилятор, компрессор и т. п.). Эффективность конвективного теплообмена при вынужденном движении, так же как и при свободном движении, оценивается коэффициентом теплоотдачи.

Количество теплоты, передаваемое при конвективном теплообмене, определяется по формуле:

Q= α (t_пот – t_ст) F,

где α — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К);

t_пот — средняя температура потока жидкости, ^оС;

t_ст — средняя температура омываемой поверхности, ^оС;

F — площадь поверхности теплообмена, м².

Коэффициент теплоотдачи, как и в целом конвективный теплообмен, зависит помимо физических свойств и режимов течения жидкости, от формы и размеров теплоотдающей поверхности, омываемой потоком.

С точки зрения характера омывания поверхности потоком жидкости различают два случая:

– жидкость движется внутри канала (внутренняя задача);

– жидкость омывает поверхность тела извне (внешняя задача).

Для двух этих случаев получены, соответственно, две группы критериальных уравнений. В качестве определяющей при вынужденном движении принимаются температура потока жидкости t_пот, температура поверхности t_ст или средняя температура пограничного слоя

t_m = 0,5(t_пот+t_ст).

Температура потока в общем случае определяется по формуле:

t_пот = t_ст ± ∆t_ср,

где полагая, что t_ст= const, имеем

.

Знак «плюс» берется в случае охлаждения потока, а знак «минус» — при его нагревании. Если соотношение < 1,5, то с допустимой погрешностью можно определять температуру потока как

t_пот = 0,5(t¢ + t¢¢),

где t¢ и t¢¢ — соответственно температуры теплоносителя во входном и выходном сечениях потока.

Алгоритм решения задач по конвективному теплообмену состоит в следующем:

а) определяется тип задачи (внутренняя или внешняя);

б) вычисляется критерий Рейнольдса Re, по величине которого делается заключение о режиме течения потока;

в) выбирается критериальное уравнение с учетом выше установленного;

г) из решения критериального уравнения получают величину критерия Nu;

д) искомая величина коэффициента теплоотдачи вычисляется как , где «l» — определяющий линейный размер.

Дата добавления: 2015-11-30