Основные публикации по солнечной энергии

Вынужденная конвекция между плоскими параллельным пластинами

При изучении солнечных воздухонагревателей необходимо знать коэффициент теплообмена между двумя плоскими пластинами для тур­булентного и ламинарного течений. Полное описание условий посто­янного теплового потока и постоянной температуры стенки приведе­но Кэйсом [11].. Для полностью развитого в гидродинамическом и теп­ловом отношении ламинарного течения и при наличии одной изолиро­ванной поверхности Кэйс приводит значения чисел Нуссельта, равные 5,4 для условий постоянного теплового потока и 4,9 для условий по­стоянной температуры.

Для полностью развитого турбулентного течения воздуха между двумя плоскими пластинами, нагреваемыми с одной стороны, на ос­нове данных Кэйса можно вывести следующее соотношение:

Nu = 0,9158 ReO. e^ (4.13.1)

Однако, если отношение длины канала к гидравлическому диаметру имеет порядок десяти или менее, следует рассмотреть разви­тие пограничных слоев, что приведет к увеличению числа Нуссельта.

Экспериментальное исследование течения воздуха между парал­лельными пластинами при малых значениях этого отношения, которые характерны для солнечных воздухонагревателей, проведено Тзном и Чартерзом [19]. Полученные ими значения коэффициентов теплообме­на примерно на 10°о выше значений, полученных Кзйсом при бесконеч­но большой величине этого отношения.

4.10. Соотношения для различных случаев теплообмена

Во многих учебниках по теплообмену (например, [11 — 13]) при­водятся коэффициенты теплопередачи для произвольных конфигураций. Для полностью развитого турбулентного течения газов в трубах Кэйс рекомендует соотношение

Nu = 0,022 Re°»epro»6 ^ (4.14.1)

а для жидкостей с числом Прандтля 1,0 < Рг < 20 — соотношение Nu—0,0155 Re°*83pr°*s. (4.14.2)

Поскольку в солнечных установках трубы часто бывают короткими и в них не достигаются условия полностью развитого течения, то при расчете таких установок полезно использовать следующее уравнение, полученное Крейцем для ламинарного течения в коротких трубах:

Nu = M^ln[1______________ ^54___________ _ (4Л4Л)

4L Pr°.i67(RePr£)/L)o,6

Этот результат справедлив для течения я трубах при L/D, меньших 0,0048 Re, и в плоских каналах при L/D, меньших 0,0021 Re. Тепло­вые потери от плоских пластин, обдуваемых снаружи ветром, опреде­ляются с помощью полученного Мак-Адамсом размерного соотношения

hw= 5,7 + 3,8 V, (4.14.4)

где А со—коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 • град), V — скорость вет­ра, ц/с.