ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплоотдача при поперечном омывании одиночной круглой трубы из "Теплопередача " При Re 5 поперечно омываемый цилиндр представляет собой неудобо-обтекаемое тело. Пограничный слой, образующийся на передней половине трубы, в кормовой части отрывается от ее поверхности, и позади цилиндра образуются два симметричных вихря. При дальнейшем уве-лич-ении числа Рейнольдса вихри вытягиваются по течению все дальше и дальше от цилиндра. При ReS вихри периодически отрываются от трубы и уносятся потоком жидкости, образуя за цилиндром вихревую дорожку (рис. 9-2,0, б). [c.209] Отрыв пограничного слоя является следствием возрастания Давления вдоль. потока и подтормаживания жидкости твердой стенкой. [c.210] При обтекании передней половины цилиндра сечение потока уменьшается, а скорость жидкости увеличивается. При этом статическое давление у поверхности цилиндра падает. Наоборот, в кормовой части статическое давление увеличивается, так как здесь скорость уменьшается. [c.210] Отрыв потока и образование вихрей являются основной особенностью поперечного омы-вания трубы. [c.210] Своеобразный характер омывания трубы отражается и на ее теплоотдаче. [c.211] На рис. 9-4 показано изменение коэффициента теплоотдачи по окружности цилиндра [Л. 291]. Кривая 1 соответствует теплоотдаче при отрыве ламинарного пограничного слоя, кривая 2 —теплоотдаче при отрыве турбулентного слоя. [c.211] Падение коэффициента теплоотдачи на лобовой части трубы объясняется ростом толщины ламинарного пограничного слоя. На кривой 1 минимум теплоотдачи соответствует месту отрыва слоя кормовая часть цилиндра омывается жидкостью, имеющей сложный вихревой характер движения, которым и определяется значение теплоотдачи. При малых Ке теплоотдача кормовой поло1вины цилиндра невелика, с возрастанием числа Ке она увеличивается и может сравняться с теплоотдачей лобовой части трубы. [c.211] На кривой 2 имеется два минимума. Первый минимум соответствует переходу ламинарного течения в слое в турбулентное. Коэффициент теплоотдачи при этом резко возрастает при больших значениях Ке он может увеличиться в 2—3 раза. [c.211] Наибольшая величина теплоотдачи имеет место примерно при ф= 120°. Второй минимум соответствует месту отрыва турбулентного пограничного слоя. Снижение теплоотдачи перед отрывом можно объяснить под-тормаживанием пограничного слоя. За местом отрыва труба омывает-, ся вихрями, имеющими сложный характер движения. Здесь теплоотдача несколько возрастает. Наши познания о вихревой зоне весьма ограничены. [c.211] Из изложенного ясно, что теплоотдача цилиндра тесно связана с характером омывания. Ввиду сложности картины омывания сложен и характер изменения теплоотдачи, что определяет трудность теоретического решения задачи. До настоящего времени теоретическими формулами удалось описать только теплоотдачу участка цилиндра, омываемого ламинарным слоем. [c.211] При вычислении критериев подобия за определяющий линейный размер принят внешний диаметр трубы, а скорость отнесена к самому узкому поперечному сечению канала, в котором расположен цилиндр. Определяющей температурой является средняя температура жидкости исключение составляет Рго, выбираемый по средней температуре поверхности стенки трубы. [c.212] При Re 2 10 теплоотдача цилиндра исследована недостаточно. [c.212] На рис. 9-6 показан характер влияния степени турбулентности набегающего потока на среднюю теплоотдачу цилиндра [Л. 185]. В качестве меры степени турбулентности здесь используется обратная величина расстояния между цилиндром и турбулизирующей решеткой. По оси ординат отложено отношение коэффициента теплоотдачи при наличии решетки и без нее. Среднее значение коэффициента теплоотдачи возрастает с увеличением возмущения набегающего потока, т. е. с приближением турбулизирующей решетки к цилиндру . [c.212] При высокой температуре жидкости температура трубы может быть близка к предельному значению для ее материала. Расчет с помощью средних коэффициентов теплоотдачи дает среднее значение температуры стенки. При этом местные значения температуры стенки могут быть как меньше, так и больше средней величины. Если толщина стенки и коэффициент теплопроводности материала трубы невелики, а коэффициенты теплоотдачи с внешней стороны намного превышают коэффициент теплоотдачи охлаждающей жидкости, текущей внутри трубы, то температура стенки может существенно изменяться по окружности. Наибольшему значению локального коэффициента теплоотдачи с внешней стороны будет соответствовать и наибольшая местная температура стенки. [c.213] Уравнение (9-3) достаточно хорошо подтверждается опытами с воздухом. [c.213] Формулы (9-1) и (9-2) справедливы для случая, когда угол а ), составленный направлением потока и осью трубы и называемый углом атаки, равен 90°. Если ф 90°, теплоотдача уменьшается (рис. 9-7), здесь по оси абсцисс отложено значение угла атаки, а по оси ординат— значение Зф, которое представляет собой отношение теплоотдачи при угле атаки я к теплоотдаче при 1 = 90°, т. е. [c.213] атаки ар = 0° соответствует продольному омыванию трубки потоком жидкости. Как следует из графика рис. 9-7, поперечное омывание дает более высокую теплоотдачу. [c.213] Характеры продольного и поперечного смываний существенно различны. В связи с этим примерно при -ф = 0—30° значение помимо гр, зависит и от других факторов. [c.213] Гидродинамическая теория теплообмена устанавливает связь между теплоотдачей и гидравлическим сопротивлением трения. При поперечном омывании цилиндра его полное сопротивление складывается из сопротивления трения и сопротивления формы. Сопротивление формы обусловливается отрывом потока и последующим образованием вихрей. При этом сопротивление трения представляет собой небольшую долю полного сопротивления. Обычно измеряют полное сопротивление цилиндра. Поэтому в случае вихревого омывания цилиндра гидродинамическая теория теплообмена не может быть использована. [c.213] Вернуться к основной статье