На главную (The main) | Выбор раздела (Parts) | Выбор расчета (Heat) | Карта номограмм | Справочная информация |
В данном расчёте все формулы расчета числа Nu (для различных условий протекания процесса) сведены к одной общей формуле.
Представленная формула содержит степенные зависимости критериев Re, Pr, Gr. Если один из критериев в расчётной формуле отсутствует (влияние этого критерия не учитывается при рассматриваемых условиях), то его значение принимается равным единице. Ниже приведена таблица значений показателей степеней, которые имеются в различных расчётных зависимостях для определения числа Nu и использованы при построении системы номограмм. Для удобства на вспомогательной номограмме показатель степени z равен значениям степенных показателей а и m, в зависимости от того, какой из основных графиков рассматривается
|
Система номограмм для расчета числа Нуссельта построена для следующих диапазонов входящих в формулу критериев:
Pr - 0.05 ... 50;
Re - 1 ... 2500;
Gr - 0 ... 8000;
Nu - 0.4 ... 8,
т.е. рассматривается ламинарный режим течения при невысоких значениях критериев Pr, Nu, Gr.
Системы номограмм разбиты на пять вариантов в зависимости от значений комплекса - C-ex B:
Свободным называется движение газа вследствие разности плотностей нагретых и холодных частиц. Например, при соприкосновении воздуха с нагретым телом воздух нагревается, становится легче и поднимается вверх. В этих случаях движение воздуха возникает без внешнего побуждения в результате самого процесса теплообмена и называется ещё естественной конвекцией. В формулах используются индексы f и w, где параметр с индексом f относится к рассматриваемому рабочему телу, параметр с индексом w относится к среде, с которой взаимодействует рабочее тело.
1.1 Теплоотдача в неограниченном пространстве.
Для горизонтальных труб при 103 < (Grf * Prf) < 108:
Nuf = 0.50 * Grf0.25 * Prf0.5 / Prw0.25.
Для вертикальных поверхностей (трубы, пластины):
а) при 103 < (Grf * Prf) < 109:
Nuf = 0.76 * Grf0.25 * Prf0.5 / Prw0.25,
б) при (Grf * Prf) > 109 (турбулентный режим):
Nuf = 0.15 * Grf0.33 * Prf0.58 / Prw0.25.
1.2 Теплоотдача в ограниченном пространстве.
В ограниченном пространстве явления нагревания и охлаждения жидкости протекают вблизи друг от друга и разделить их невозможно; в этом случае весь процесс надо рассматривать в целом. Вследствие ограниченности пространства и наличия восходящих и нисходящих потоков здесь сильно усложняются условия движения. Они зависят как от формы и геометрических размеров пространства, так и от рода жидкости или газа и интенсивности теплообмена.
2.1 При Ref > 4*104 (турбулентный режим):
- для локальной теплоотдачи:
Nuf = 0.296 * Ref0.8 * Prf0.68 / Prw0.25,
- для средней теплоотдачи:
Nuf = 0.037 * Ref0.8 * Prf0.68 / Prw0.25.
2.1 При Ref < 4*104:
Nuf = 0.66 * Ref0.5 * Prf0.68 / Prw0.25.
При малых скоростях обтекания может сказаться также влияние свободной конвекции. В таких случаях необходимо проводить проверочный расчёт по формулам, рекомендованным для случая свободного движения.
3.1 При ламинарном течении Ref < 2·103:
Nuf = 0.15 * Ref0.33 * Prf0.68 * Gr0.1 / Prw0.25,
здесь w - индекс, определяющий критерий, относящийся к стенке трубы.
Для воздуха эта формула примет вид:
Nuf = 0.13 * Ref0.33 * Gr0.1
3.2 При развитом турбулентном движении Ref > 4*104 и Pr = 0.6 ... 2500:
Nuf = 0.021 * Ref0.8 * Prf0.68 / Prw0.25,
для воздуха эта формула примет вид:
Nuf = 0.018 * Ref0.8.
4.1 Одиночные трубы
При Ref = 10 ... 103:
Nuf = 0.50 * Ref0.5 * Prf0.58 / Prw0.25,
для воздуха:
Nuf = 0.43 * Ref0.5.
При Ref = 103 ... 2·105:
Nuf = 0.25 * Ref0.6 * Prf0.58 / Prw0.25,
для воздуха:
Nuf = 0.216 * Ref0.6.
Другая формула для случая обтекания одиночной трубы при направлении течения потока перпендикулярно оси трубы:
Nuf = 0.43 + С * Refn * Prfm.
Значения коэффициента С и показателя степени n в зависимости от критерия Ref приведены в таблице
Ref |
1 ... 4·103 |
4·103 ... 4·104 |
4·104 ... 4·105 |
С |
0.55 |
0.2 |
0.027 |
n |
0.5 |
0.62 |
0.8 |
4.2 Пучки труб
Приведенные ниже формулы справедливы для любых жидкостей и газов при Ref =2·102 ... 2·105.
При коридорном расположении труб в пучке:
Nuf = 0.23 * Ref0.65 * Prf0.58 / Prw0.25.
В другом пособии вместо показателя степени 0.23 используется 0.26.
для воздуха
Nuf = 0.21 * Ref0.65.
При шахматном расположении труб в пучке:
Nuf = 0.41 * Ref0.6 * Prf0.58 / Prw0.25,
для воздуха
Nuf = 0.37 * Ref0.60.
В качестве теплоносителей могут применяться расплавленные жидкие металлы. Для случая свободного движения тяжелых и щелочных металлов, а также их сплавов получена следующая зависимость:
Nuf = C * Grfk * Prf0.4.
При Grf = 102 ... 109 : C = 0.52, k = 0.25.
При Grf = 109 ... 1013 : C = 0.106, k = 0.33.
При вынужденном турбулентном движении тяжелых и щелочных металлов, а также их сплавов справедлива следующаязависимость:
Nuf = 4,5 + 0.014 * Ref0.8 * Prf0.8.
Эта формула применима при Ref = 104 ... 106; Prf = 4 · 10-3 ... 3.2 · 10-2 и L/d >30.
Справочник машиностроителя в шести томах под редакцией проф.д-ра техн.наук Н.С.Ачеркана, том 2, Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, Москва 1961
Теплотехника. Под редакцией А.П.Баскакова, Москва Энергоатомиздат 1991г.
М.А.Михеев и И.М.Михеева "Краткий курс теплопередачи", Государственное энергетическое издательство, Москва-Ленинград 1960г.
и др.
Web-сайт "ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ". E-mail: nomogramka@gmail.com
Copyright © 2004-2022 гг. Все права защищены.