Теплонспользующие установки промышленных предприятий

Теплоотдача при течении в трубах

Для расчета местных коэффициентов тепло­отдачи на начальном участке трубы можно рекомендовать фор­мулу [52]

Ыиж(Х| - О. ЗЗКвжоо Рг! ж(х) (^)°’25 (2-1)

Где х — расстояние от начала трубы до рассматриваемого сече - ння, принятое за определяющий размер; й — внутренний диа­метр трубы.

Если длина трубы больше длины начального теплового уча - сткл, средние коэффициенты теплоотдачи при вязкостном тече­нии определим по уравнению [64]

Ми, = С (Р* 1/3 (2.2)

Здесь [лі—вязкость при температуре на входе; — вязкость при температуре стенки; с1э — эквивалентный диаметр.

При 0,08 < < 10 С = 1,55, п = —1/6; для 10 < ии/уч <

< 1500 С = 1,4, п = —1/8; г = 1 + 0,01 (Яегі3//)2,31; ? = 1 при ох­лаждении, ч>= (ац,/^)0-56 при нагревании, для круглых труб =

1. При Ь/п< 12 у; = 1 + 0,016/л, для Ып > 12 ^ = 1,2. Спра­ведливо 20 < Яе < 2300; 60 < Яейэ/1,< 6,2 105.

При вязкостно-гравнтационном режиме коэффициент тепло­отдачи больше коэффициентов, определяемых по формулам (2.1), (2.2).

Приближенно его среднее значение получим по формуле [55] >]цж, = 0,15Ре^2Рг°'33 (Ог^Ргж)0-1 (Рг*/Ргс)^5е/. (2.3)

Определяющей здесь принята средняя температура жидкости в тру­пе; е/ — поправка на входной участок трубы, зависящая от отно­шения 1/й:

В случае турбулентного режима течения капельных жидкостей используем для расчета коэффициента теплоотдачи формулу М. А. Михеева [56] при 1/ё> 50:

Ыи*, = 0,021 Яе^Рг«43 (Ргк/Ргс)0’25 (2.4)

(число Ргс выбирается по средней температуре поверхности стен­ки).

Для расчета местных коэффициент00 теплоотдачи при турбу­лентном течении газа |57] получена формула

Киж (,) = 0,022Кеж'<х)Ргж'(4^. (2.5)

Если х!<і >1,5, то в/^1; для х/й < 15 є/ = 1,38 (х/гі)-0,12.

Средние коэффициенты теплоотдачи на внутренней стенке для турбулентного течения газов и капельных жидкостей в кольцевых каналах [26] рассчитаем по уравнению

N11«, = 0,017І^Єж®РГж4 (РГж/РгсГ25 №Мі)олв. (2.6)

При течении в изогнутых каналах возникают центробежные си­лы, создающие в поперечном сечении вторичную циркуляцию.

Экспериментально установлено, что вторичная циркуляция возника­ет при числах Рейнольдса, больших некоторых критических Кекр. Для винтовых змееоиков согласно работе [88]

КеКр = 16,4/ УШ, (2.7)

Где й — внутренний диаметр трубы; Я— радиус закругления. Фор­мула справедлива для сЦЯ > 8 Ю~4. При дальнейшем увеличении

Не может наступить развитое турбулентное течение. В случае <ЦЯ > 8 • 10-4

1?е''р = 18 500 (^/2/?)0-28. (2.8)

Если 1}екр < Ре < йекр, расчет коэффициента теплоотдачи в кри­

Волинейном канале осуществляется по формуле (2.4). Когда Яе> > НеКр, необходимо ввести поправочный множитель £„зг = 1 + + 1,8(1/Я-

Для расчета коэффициента теплоотдачи при течении жидкости в двух - и одноплоскостных трубах кожухотрубных аппаратов [68] рекомендуется уравнение

N11 = О. ОгЗРеО'вРг0-4 ^1 + 11,1 (2.9)

Где пВ — количество витков в одной плоскости; п„я — количество

Плоскостей спиральной трубы; 1СП — длина спиральной части трубы.

Процессы теплообмена в спиральных каналах, особенно пря­моугольной формы, изучены недостаточно. Анализ показывает, что для расчета коэффициентов теплоотдачи в этом случае мо­жет быть рекомендовано уравнение [107]

N11 = 0,0315Не0,8Рг0,417 — 6,65 . Ю-7^.)1,8 (2.10)

(I — длина спирали; 8 — толщина канала).

Уравнение обобщает опытные данные для турбулентного переходного режимов при 1?е>1000.

Коэффициенты теплоотдачи, вычисленные по формуле (2.10), достаточно хорошо согласуются с полученными в работе [108] обобщенными уравнениями

N11 = 0,0231^е"Фги-33 (1 + 3,54^/£с) (2. II)

(Дс — диаметр спирали). При вынужденном течении в трубе раствора коэффициент теплоотдачи определяется по уравнению для чистых жидкостей (2.4). Наличие в циркулирующей жид­кости твердой фазы обусловливает локальную турбулпзацию раствора кристаллами. По данным работы [90] находим коэф­фициент теплоотдачи в растворе, содержащем твердую фазу:

У

Ки = 0,023Ке°’8Рги’4 1 + - Г77.Ц

Ке (пЛ'р)
где У = [11,33т — 87,3? - И70,6^—0,256] Ю4; (Зт — содержание твер­дой фазы в суспензии, доли.

В случае естественной циркуляции раствора в трубах [91]

/ и. .0,28

К’и = АКо0,43Рг0,4 (/Д/)0’868 ((2.13)

Здесь

Д 1,28а0-^016--0’45 . _Ч(«Р. п-<0.

’ 3600гуррр ’

А = • с = 0 ?т) СР “Ь Рт^т! р = (1 — рт) Рр “Ь РтРт!

П = 1,3а-0’25.

Для ламинарного режима течения подогреваемой вязкой жид­кости в ^/-образных трубах с внутренним диаметром 8—16- мм предложена формула [5]

№ = (ОгРг)0115 + 2,8 10—5 (ОгРг)0,44Ре. (2.14)

Она получена в диапазоне 26 < Ие < 250; 3 104 < Ре < 20 х X 104; 4,5 Ю5 < ОгРг <44 ■ 10

В случае течения в межтрубном пространстве вдоль поверх­ности могут быть использованы приведенные уравнения, если оп­ределяющий размер найден как ^зкв = 4Р/и.