Коэффициент теплообмена в пучках труб

Интересно отметить, что только корреляция (3.103) (комплекс s—D)Jd) указывает на возможность усиления влияния степени стесненности слоя трубным пучком с ростом диаметра псевдоожиженных частиц. По данным, приведенным в [116], можно видеть, что если при псевдоожижении слоя песка с частицами 0,250 мм коэффициенты теплообмена для пучков горизонтальных труб, расположенных в коридорном и шахматном порядке, с шагом, большим 2, практически не отличались от коэффициентов для одиночной трубы (разница не превышала 5%), то при псевдоожижении частиц со средним диаметром 0,660 мм соответствующая разница достигала 8%. Это свидетельствует о том, что с ростом диаметра частиц псевдоожиженного слоя влияние шага труб в пучке на теплообмен должно увеличиваться. [c.119]

Опыты показывают, что после шестого ряда интенсивность теплообмена стабилизируется. Если число рядов в пучке больше десяти, то среднее значение коэффициента теплоотдачи в пучке не зависит от числа рядов и может быть определено умножением коэффициента теплоотдачи для одиночной трубы аод на поправочный множитель бп, учитывающий интенсификацию теплообмена в пучке [c.215]

Нестационарный коэффициент определялся также путем сопоставления экспериментальных распределений температур для различных моментов времени с теоретически рассчитанными полями температур, как и в разд. 5.2. При этом для описания процессов нестационарного течения и теплообмена в пучке витых труб использовалась модель течения гомогенизированной среды и система уравнений, включающая уравнения энергии, движения, неразрывности и состояния, а также уравнение теплопроводности, описывающее распределение температур в витых трубах (в скелете пучка), рассмотренная в разд. 5.1. [c.158]

Интенсификация теплообмена в пучках оребренных труб может производиться за счет нанесения шероховатости на поверхность ребра. По рассматриваемому вопросу имеется мало данн].1х. В работе [8] исследовался пучок труб со стальными ребрами (высота ребер /г=9 мм, шаг =6 мм, толщина 8=2 мм) и с гладкими и шероховатыми ребрами. Шероховатость наносилась в виде треугольных зубьев высотой 0.5 мм, что увеличило коэффициент оребрения с 5.1 до 5.9 за счет поверхности ребер. Эти опыты показали, что прирост теплообмена компенсируется увеличением гидравлического сопротивления и увеличения общей эффективности не происходит. Для более теплопроводных ребер эффект должен быть иным и применение искусственной шероховатости здесь целесообразно. [c.105]

Воздух высокого давления подавался в установку qt центральной системы сжатого воздуха. Максимальные расходы, которые можно было получить при поддержании в аппарате давления 8,1 МПа, составляли 850— 900 м ч. С целью крепления датчиков для измерения коэффициентов теплообмена предусматривалась специальная державка, позволяющая их установку как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях. Для проведения экспериментов по измерению коэффициентов теплообмена между псевдоожиженным слоем и пучками горизонтальных и вертикальных труб были изготовлены специальные кассеты-вставки, с помощью которых можно менять шаг расположения труб в горизонтальном и вертикальном пучках. Температура слоя измерялась термопарами. [c.105]

Большинство работ в области теплообмена посвящено одиночным трубам, однако знание коэффициентов теплообмена между псевдоожиженным слоем и погруженными в него пучками труб наиболее важно при проектировании теплообменных аппаратов с псевдоожиженным слоем. Возможно, это объясняется тем, что первые работы [121, 122] по теплообмену псевдоожиженного слоя с пучками труб, относившиеся к слоям сравнительно мелких частиц, не установили существенной разницы между коэффициентами теплообмена одиночных труб и трубных пучков. [c.118]

Формулы (3.103) и (3.104) имеют меньшую степень влияния шага расположения горизонтальных труб в пучке на максимальные коэффициенты теплообмена. Аналогичные расчеты дают предельную разницу в 6—7,5%. Очевидно, этим объясняется и лучшее совпадение расчета (по выражениям (3.103) и (3.104)) и экспериментальных значений атах для пучков труб, показанное в [116]., . [c.119]

Следовательно, так как увеличение давления в аппарате ведет к значительному росту конвективной составляющей, можно ожидать существенного влияния давления и на изменение теплообмена между слоем и трубным пучком в зависимости от шага расположения и ориентации труб. Было показано, что число Архимеда неплохо отражает поведение псевдоожиженных слоев под давлением, т. е. эффект повышения давления в аппарате ведет к росту конвективной составляющей, что можно условно отождествлять с увеличением диаметра частиц в слое при атмосферном давлении. Однако это не влечет существенной разницы между коэффициентами теплообмена псевдоожиженного слоя с одиночной трубой и пучками труб. [c.120]

Коэффициент теплоотдачи а определяют три группы факторов. Во-первых, геометрические факторы, связанные с конфигурацией системы конвективного теплообмена течение жидкости вдоль плоской поверхности, поток в трубе (или в продольных межтрубных каналах), поперечное обтекание труб и трубных пучков и т. д. Во-вторых, гидродинамические факторы, обусловленные прежде всего наличием двух режимов течения — ламинарного (при малых значениях числа Не) и турбулентного (при больших значениях числа Ке). Механизм теплообмена в двух этих случаях существенно различен. Кроме того, в пределах каждого режима течения имеется связь коэффициента теплоотдачи а со скоростью потока, качественно одинаковая для обоих режимов — при возрастании скорости потока коэффициент а увеличивается. Однако количественные характеристики для ламинарного и турбулентного режимов различны. [c.315]

Обрабатывая опытные данные при составлении критериальных уравнений конвективного теплообмена, а также используя такие уравнения при расчетах выбирают определяющую температуру и определяющий размер каналов. Определяющей температурой может быть средняя температура жидкости, температура стенки или их комбинации. Физические константы жидкости (коэффициенты теплопроводности X и температуропроводности а, плотность р, коэффициенты динамической вязкости ц и кинематической v) определяют при средней температуре жидкости на расчетном участке. При расчетах за определяющий размер принимают для круглых труб диаметр, для каналов неправильной формы — эквивалентный диаметр, для пучков труб —диаметр трубок, для плиты —ее длину в направлении потока. [c.160]

И снова приходится констатировать, что единого ответа на эти вопросы нет. Но если придерживаться принципа разумного компромисса, то можно сделать выводы о сравнительной (в пределах 15%) индифферентности коэффициентов теплообмена кипящего слоя с поверхностью по отношению к увеличению диаметра теплообменных труб, начиная примерно с 20 мм (наиболее ходовых в производстве размеров), к расположению (вертикальному или горизонтальному) их в слое и, что особенно ценно, к компоновке трубных пучков. [c.148]

Использование метода диффузии от системы линейных источников тепла для определения коэффициента /), при нестационарном протекании процесса имеет свои особенности. Это связано, прежде всего, с необходимостью рассматривать в общем случае задачу в сопряженной постановке, так как процессы теплопереноса в теплоносителе и в стенках труб взаимосвязаны, а условия на границе с теплоносителем неизвестны. При использовании модели течения гомогенизированной среды удается избежать необходимости определения полей температур в стенках труб и заранее задать граничные условия, используя понятие коэффициента теплоотдачи, зависящего от граничных условий. При этом тепловая инерция витых труб. учитывается введением в систему уравнений, описывающих нестационарный тепломассоперенос в пучке, уравнения теплопроводности для твердой фазы, а изменение температуры труб во времени и пространстве идентично изменению температуры твердой фазы гомогенизированной среды. Система уравнений (1.36). .. (1.40), приведенная в гл. 1, позволяет рассчитать поля температур теплоносителя и стенки труб (твердой фазы), зависящие от продольной и радиальной координат в различные моменты времени, т.е. решить двумерную нестационарную задачу. В гл. 5 будет рассмотрена система уравнений и метод ее расчета, которые позволяют решить задачу и при асимметричной неравномерности теплоподвода. Однако, как показали проведенные исследования стационарных трехмерной и осесимметричной задач, коэффициент В,, определенный для этих случаев течения, остается неизменным при прочих равных условиях. Поэтому при экспериментальном исследовании нестационарного тепломассопереноса в пучках витых труб целесообразно ограничиться рассмотрением только осесимметричной задачи. Такая задача решена впервые, поскольку все предыдущие исследования ограничивались использованием одномерного способа описания процессов нестационарного теплообмена в каналах, когда рассматривается течение с постоянной по сечению канала скоростью и температурой, которые изменяются только по длине канала. При этом температура стенки определяется из уравнения Ньютона для теплового потока по экспериментальным значениям коэффициента теплоотдачи [24, 26]. [c.57]

Проведенные экспериментальные исследования позволяют определить в продольно омываемых пучках витых труб коэффициент теплоотдачи в нестационарных условиях, а также учесть его зависимость от скорости изменения граничных условий. Ранее проведенные эксперименты в круглых трубах позволяют с достаточной для практики точностью определить нестационарные коэффициенты теплоотдачи и внутри витых труб. Поскольку теплоотдача внутри витых труб незначительно отличается от теплоотдачи внутри круглых труб можно при расчете нестационарного теплообмена внутри витых труб использовать полученные для круглых труб данные по. [c.228]

Однако в наших опытах при режимах интенсивного перемешивания слоя был обнаружен интересный и благоприятный для применения приближенных обобщенных корреляций факт, что средние по поверхности горизонтальной трубы значения а сравнительно близки при разнообразных местах расположения этой трубы в пучке (рис. 10-24). Они близки и к а одиночной горизонтальной трубы, хотя величина и ход изменения каждого из локальных коэффициентов теплообмена, как правило, совершенно различны в этих случаях. В известной мере это может быть объяснено тем, что во всех случаях здесь получились близкие эффективные порозности слоя /Пэф для каждой трубы. [c.402]

Рис. 10-24. Зависимость среднего коэффициента теплообмена. а —от скорости фильтрации для труб 0 14 мм, погруженных в плотную фазу псевдоожиженного слоя песка =268 мк). t — одиночная вертикальная труба по оси слоя 2 — одиночная горизонтальная труба, размещенная посредине ширины слоя 3 — то же, смещенная к стенке на расстояние ширины слоя 4 — горизонтальная труба в коридорном пучке с шагом 28 мм] 5 — вертикальная труба в пучке с шагом 20 мм.

Условия теплообмена, как и условия обтекания, создаваемые системой труб, расположенных в шахматном порядке (за исключением труб первого ряда), отличны от условий, имеющих место в пучках коридорного типа. В первом ряду труб пучков того или другого типа механизм процесса определяется в основном структурой набегающего потока и взаимным расположением труб в ряду. Поэтому распределение коэффициента теплоотдачи по поверхности трубки первого ряда шахматного пучка (рис. 10) аналогично распределению коэффициента теплоотдачи в первом ряду коридорного пучка (рис. 4, 5, 6). [c.263]

Получено, что имеющееся распределение температуры в пучке не вызывает критических напряжений в трубах, однако перепад температуры между пучком и центральной трубой не должен превышать 12 °С. Для расчета коэффициентов теплообмена были использованы результаты анализа теплового баланса ПТО реактора Рапсодия . [c.258]

Основными рабочими элементами огневого нагревателя являются топка и газоходы, в которых размещаются тепловоспринимающие трубные пучки. Для нагрева щелочных металлов используются жидкие и газообразные топлива. Полнота сгорания зависит от степени распыления (перемешивания) топлива с воздухом, количества поступающего воздуха, температуры в топке. Воздух подается всегда с некоторым избытком по отношению к теоретически необходимому для полного сгорания количеству. В зависимости от коэффициента избытка воздуха меняется теоретическая температура горения топлива — та температура, которую имели бы продукты сгорания при отсутствии теплообмена в топке. Так, температура горения для природного газа при значениях коэффициента избытка воздуха 1,0 1,3 1,5 2,0 соответственно составляет 2000 1749 1478 и 1167° С [8]. По периметру топки обычно устанавливаются экраны из ряда параллельных труб, по которым прокачивается подогреваемый теплоноситель. Теплоотдача к экрану осуществляется главным образом лучеиспусканием от газа и стенок топки. [c.86]

Tni — Tn2)l T. — Ty i). Графики для определения j) при различных схемах перекрестного тока представлены на рис. 6.1. При расчете теплообмена в сребренных трубных пучках коэффициент теплопередачи Коц относят к наружной поверхности несущей гладкой трубы и определяют по соотношению [c.115]

Так, например, для четырехрядного пучка труб с промежуточным теплоносителем— водой при весовой концентрации жидкой фазы g = 0,2 сопротивление системы возрастает по сравнению с однофазной газовой средой в 1,055 раза, а коэффициент теплообмена увеличивается в 17 раз. [c.189]

Примечания 1. Fpg, F = + Fpg — соответственно поверхность труб, не занятая ребрами, самих ребер и полная поверхность теплообмена = 1,08 и — отношения коэффициентов теплоотдачи по трубе и ребру к среднему в пучке Е — коэффициент эффективности ребра ц — коэффициент, учитывающий влияние уширения литых ребер к основанию фу,- — коэффициент, учитывающий неравномерность теплоотдачи по поверхности ребра С , С , С,, С,, — поправки соответственно на геометрию пучка, число рядов труб, температурные условия, длину трубы, тип набивки РВП. [c.80]

Для расчета коэффициентов теплообмена в псевдоожи-женном слое крупных частиц с погруженными пучками труб предложено следующее уравнение [c.83]

Исследование интенсивности пульсаций скорости, автокорреляционной функции и спектральной плотности позволило выявить физическую природу рштенсификации теплообмена в пучках витых труб. Оказалось, что дополнительная турбули-зация потока связана с закруткой и неравномерностью поля скорости в ядре потока. Так, сдвиг энергетического спектра турбулентности в область высоких частот (волновых чисел) по сравнению со спектром в круглой трубе, характеризующий возрастание диссипации энергии, наблюдается во всей области течения и для всех исследованных чисел Ее и Гг . При этом максимальные значения интенсивности турбулентности наблюдаются в следе за местами касания соседних труб, где энергетический спектр сдвинут в область высоких частот в большей мере. Увеличение доли энергосодержащих вихрей с ростом числа Рг (увеличением относительного шага закрутки труб S d) и уменьшение интенсивности турбулентности как за местами касания труб, так и в сквозных каналах, свидетельствует об уменьшении дополнительной турбулизации потока в пучке витых труб. Эти закономерности наблюдаются и при исследовании усредненных характеристик потока (коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления) [39]. [c.82]

Как уже отмечалось, теплообменный аппарат с закрученным пучком витых труб позволяет обеспечить более равномерное поле температур в поперечном сечении пучка при азимутальной неравномерности подвода тепла благодаря дополнительному механизму переноса путем закрутки потока теплоносителя относительно оси пучка по сравнению с прямым пучком витых труб. При этом происходит интенсификация теплообмена в пучке и несколько повышаются гидравлические потери в межтрубном пространстве аппарата. Интенсивное выравнивание неравномерностей поля температур в поперечном сечении пучка повыщает надежность работы теплообменного аппарата, а интенсификация теплообмена улучшает его массо-габаритные характеристики. Для расчета полей температур в закрученных пучках требуется изучить процесс тепломассо-переноса и определить эффективный коэффициент турбулентной диффузии Лг, или безразмерный коэффициент/Г3, определяемый по (4.3) и используемый для замыкания системы дифференциальных уравнений, описывающих течение в пучке. [c.110]

В настоящей главе излагаются результаты экспериментального исследования нестационарного коэффициента теплоотдачи в продольно обтекаемых пучках витых труб по методике и на установках, представленных в гл. 6. Эти исследования, разумеется, не охватывают все возможные типы нестационарных процессов. Поэтому изложению нестационарного теплообмена в пучках витых труб в настоящей главе предшествует краткое изложение результатов экспериментального исследования нестационарного теплообмена в круглых трубах, проведенного в широком диапазоне изменения режимных параметров для большинства практически встречающихся типов нестационарных воздействий [24, 26]. Зйакомство с этими исследованиями необходимо для сопоставления с данными для пучков витых труб, а также для качественной оценки влияния различных нестационарных воздействий на теплообмен в случае отсутствия прямых экспериментов в пучках витых труб. [c.208]

Для обтекания псевдоожнженным слоем горизонтальных труб, по крайней мере при нисходящем движении агрегатов частиц, характерным является наличие плотной шапки из частиц на трубе и просвета , более или менее лишенного частиц под нею. Наблюдаемая визуально картина кажется близкой к известной картине обтекания горизонтальной трубы плотным движущимся слоем. Однако более тщательное исследование указывает на глубокое различие. В псевдоожиженном сл ое шапка частиц с ростом числа псевдоожижения приобретает подвижность, сохраняя в то же время значительную плотность, и поверхность трубы под нею становится тогда зоной устойчиво высоких локальных коэффициентов теплообмена. В просвет под трубой с ростом числа псевдоожижения постепенно проникает все большее количество подбрасываемых частиц, и локальный коэффициент теплообмена нижней части поверхности горизонтальной трубы значительно увеличивается. В тесных (с малым вертикальным шагом) коридорных пучках одна труба может попадать как бы в след другой (других), и ход изменения локальных коэффициентов теплообмена с числом псевдоожижения еще больше усложняется. [c.401]

В то же время доступность той или иной точки поверхности трубы для омывания проходящими пузырями могла супхественно изменяться в зависимости от шага труб в пучке, т. е. мог изменяться локальный коэффициент теплообмена в этой точке. Однако всякое подобное изменение локального теплообмена компенсировалось обратным изменением в другой точке. Например, если около некоторой точки начинало проходить больше чистого газа, т. е. увеличивалась средняя во времени локальная порозность и уменьшался локальный коэф-фицие нт теплообмена, то одновременно в другой точке уменьшалась локальная порозность и возрастал локальный коэффициент теплообмена. Может существовать также компенсация локальных изменений коэффициента теплообмена в двух точках поверхности трубы, если они расположены последовательно по ходу обтекания трубы частицами, т. е. одна получает частицы, уже прогретые около второй. В этом случае усиление теплообмена в первой по ходу частиц точке должно приводить к ослаблению его в следующей. [c.402]

Известные корреляции, основанные на модельных представлениях, используемых авторами для описания теплообмена псевдоонсиженных слоев крупных частиц с поверхностью, не имеют параметров, характеризующих геометрию трубных пучков. Например, авторы работы [106] рекомендуют пользоваться расчетными соотношениями, полученными для одиночных труб, полагая, что влияние шага труб в пучке незначительное. Модель, предложенная в [112], позволяет определять коэффициенты теплообмена как функцию величины шага их рас-. положения в горизонтальном пучке, однако, как показано в [115], расчеты по этой модели не дают удовлетворительного согласования с опытными данными. [c.120]

Экспериментальное исследование теплообмена между псевдоожиженным слоем и горизонтально расположенным пучком не выявило существенного влияния на величину а щага труб, что согласуется и с данными [123]. Разница между коэффициентами теплообмена слоя и трубных пучков с шагом 39 и 19 мм не превышала 8—12% во всем диапазоне давлений, вплоть до 8,1 МПа. Таким образом, в псевдоожиженном слое крупных частиц под давлением коэффициенты теплообмена между слоем и горизонтальным трубным пучком практически не зависят от шага труб в пучке. Причем интересно отметить, что с уменьшением шага коэффициенты теплообмена несколько увеличиваются. На рисунках точки, соответствующие наиболее тесному пучку (s = 19 мм), систематически располагаются выше. Хотя реальная скорость фильтрации газа при горизонтальном пучке является переменной по высоте аппарата, влияние изменения ее несущественно, как и при вертикальном расположении труб. Проявление его, очевидно, возможно не столько благодаря росту средней скорости газа у теплообменной поверхности, сколько за счет улучшения условий разрушения сводов в кормовой зоне труб, которые обычно наблюдаются в слоях мелких частиц. Кроме того, рост коэффициентов теплообмена с уменьшением шага труб в пучке может вызываться также тор.мозящим действи- [c.124]

Интенсивность перемешивания частиц в кипящем слое важна не сама по себе, а в сравнении со скоростью целевой обработки, которую можно характеризовать временем (сгорания частицы топлива, теплообмена и т.д.) Например, если поверхность трубного пучка, размещенного в единице объема слоя, равна FyJ , то характерное время теплообмена с пучком (за это время разница температур между слоем и поверхностью при отсутствии в нем тепловыделения уменьшалась бы в е раз) Tggp = Ркс ч/ уд> коэффициент теплоотдачи от слоя к поверхности трубы. [c.57]

Коэффициент Кц характеризует изменение полей температуры теплоносителя в ядре потока в масштабе диаметра пучка витых труб при решении задачи нестационарного теплообмена в гомогенизированной постановке для неравномерного поля тепловьщеления по радиусу пучка, и для обобщения нестационарного коэффициента может быть использован критерий Фурье (тепловой гомохронности), характеризующий связь между скоростью изменения поля темпфатур теплоносителя, его физическими свойствами. .и размерами рассматриваемой области течения [c.148]

Таким образом, изменение во времени коэффициента Кн и к = ЛГн/А кс (см. рис. 5.4) можно объяснить прежде всего изменением турбулентной структуры потока при нестационарном разогреве пучка витых труб, приводящей к перестройке температурных, по л ей теплоносителя. Действием этого механизма переноса бьши объяснены также особенности нестационар-ногб теплообмена в каналах, исследованные в работах [24, 26]. Учитывая, что между коэффициентом теплоотдачи а и температурным полем в потоке существует связь (дТ1дг)г = Гс [c.148]

Для расчета теплоотдачи в пучках плавниковых и ребристых труб применяются приведенные коэффициенты теплоотдачи, учитывающие совместный эффект конвективного теплообмена всей поверхности нагрева с потоком и передачи тепла теплопроводностью через металл ребер. Приведенные коэффициенты теплоотдачи относятся к полной поверхности нагргва оргбр нных труб. [c.131]

В целях предохранения труб экраяа в зоне кипения от высокой радиационной нагрузки точка закипания в них ртути находится выше труб фестона. В процессе создания новых конструкций ртутных парогенераторов необходимо стремиться к максимальному развитию эмульсионного пучка труб, чтобы поверхность нагрева его составляла 40—70% общей поверхности нагрева котла. В этом случае получается минимальное количество ртути, идущее на заполнение парогенератора. В целях создания большей надежности в работе парогенератора и большей эффективности теплообмена в нем следует переходить от работы с чистой ртути а магниевую амальгаму. Присадка Mg к ртути, помимо увеличения коэффициента теплоотдачи, поглощает проникший в систему кислород. Образующийся при этом шлам всплывает иа поверхность ртути и может быть легко удален из системы. При перерывах а работе нагревательной установки парогенератор необходимо заполнять азотом или каким-нибудь другим инертным газом, чтобы предохранить горячую ртуть от окисления. Пуск парогенератора производится при вакууме в нагревательной установке. [c.391]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...