Równanie konwekcyjnego przenoszenia ciepła. Średni współczynnik konwekcyjnego przenikania ciepła

Równanie konwekcyjnego przenoszenia ciepła.  Średni współczynnik konwekcyjnego przenikania ciepła
Równanie konwekcyjnego przenoszenia ciepła. Średni współczynnik konwekcyjnego przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła dla płaskiej powierzchni wymiany ciepła określa wzór

W / (m2  stopnie), (14)

gdzie  1 i  2 - współczynniki przenikania ciepła dla gorących i zimnych nośników ciepła, W / (m 2  deg); r st - suma oporów termicznych wszystkich warstw tworzących ścianę, w tym warstw zanieczyszczeń, (m 2  deg) / W.

To równanie może być użyte z wystarczającą dokładnością do obliczenia wymiany ciepła przez ścianę cylindryczną, jeśli d n / d ext<2 (d н,d вн – соответственно наружный и внутренний диаметры цилиндра), что имеет место в теплообменных аппаратах.

Do wstępnych obliczeń powierzchni wymiany ciepła można wykorzystać przybliżone wartości współczynnika przenikania ciepła K, które podano w tabeli 1.3.

Suma oporów cieplnych ściany jest określona przez wyrażenie

, (15)

gdzie  st - grubość ścianki rury, m;

 st jest współczynnikiem przewodności cieplnej materiału ściany, W/(m.stopni);

Obciążenie  r jest sumą oporów cieplnych zanieczyszczeń od strony gorących i zimnych nośników ciepła.

Przewodność cieplna zanieczyszczeń na ściankach (obciążenie 1/obr) zależy od rodzaju chłodziwa, jego temperatury i prędkości, a także od materiału ścianki, temperatury czynnika grzewczego i czasu pracy aparatu bez czyszczenia, tj. ostatecznie z rodzaju osadu lub produktu korozji. Dokładne dane dotyczące obciążenia r można uzyskać tylko empirycznie.

Orientacyjne wartości przewodności cieplnej zanieczyszczeń podano w tabeli 4.

Przy rzadkim czyszczeniu aparatury lub silnej korozji wartość obciążenia 1/r może spaść do 500 W/(m2 st.) i poniżej.

Do obliczenia współczynnika przenikania ciepła K zgodnie z równaniem (1.14) konieczne jest wyznaczenie współczynników przenikania ciepła  1 i  2.

Tabela 3 - Szacunkowe wartości współczynników przenikania ciepła K, W / (m2. st.)

Rodzaj wymiany ciepła

Wymuszony ruch chłodziwa

Swobodny przepływ chłodziwa

Od gazu do gazu (przy niskim ciśnieniu)

Od gazu do cieczy (chłodnice gazowe)

Od pary kondensacyjnej do gazu (nagrzewnice powietrza)

Ciecz do cieczy (woda)

Od cieczy do cieczy (węglowodory, oleje)

Od pary kondensacyjnej do wody (skraplacze, grzałki)

Od organicznej pary kondensacyjnej do cieczy (grzejniki)

Od kondensującej pary substancji organicznych do wody (kondensatory)

Od kondensującej pary do wrzącej cieczy (parowniki)

Tabela 4 - Przewodność cieplna zanieczyszczenia 1 / r ładunek, W / (m2. deg)

Dobór równań do obliczania współczynników przenikania ciepła zależy od charakteru wymiany ciepła, rodzaju wybranej powierzchni wymiany ciepła oraz sposobu przemieszczania się nośników ciepła. Główne rodzaje wymiany ciepła w wymiennikach ciepła przedstawiono w tabeli 5.

Tabela 5 - Możliwe rodzaje wymiany ciepła w wymiennikach ciepła

Rodzaj wymiany ciepła

Konwekcyjny transfer ciepła, któremu nie towarzyszy zmiana stanu skupienia

I. wymuszony ruch

Przepływ w rurach i kanałach:

a) rozwinięty przepływ turbulentny (Re > 10 000)

b) Re< 10 000

Przepływ poprzeczny wokół wiązek rur:

gładka

b) żebrowany

Płynąć po płaskiej powierzchni

Drenaż ciekłego filmu na pionowej powierzchni

Mieszanie płynów za pomocą mieszadeł

II. Swobodny ruch (konwekcja naturalna)

Wymiana ciepła podczas zmiany stanu skupienia

Kondensacja pary folii

Wrzące płyny

Przenikanie ciepła podczas promieniowania cieplnego ciał stałych

Generalnie zależność kryterium do wyznaczania współczynników przenikania ciepła ma postać

Nu= f (Re; Pr; Gr; Г 1 ; Г 2 ; …), (16)

gdzie
– kryterium Nusselta;

– kryterium Reynoldsa;

– kryterium Prandtla;

Г 1 , Г 2 , … są geometrycznymi prostotą podobieństwa.

Oprócz wskazanych równań kryterialnych mogą obejmować:

– Kryterium Galileusza
;

– Kryterium Grashof
;

– Kryterium Pekleta
.

Kryteria te uwzględniają odpowiednio wpływ właściwości fizycznych chłodziwa oraz właściwości hydromechaniki jego ruchu na intensywność wymiany ciepła.

Wartości zawarte w wyrażeniach na kryteria podobieństwa i ich jednostki miary podano w tabeli 6.

Równania kryterialne do obliczania współczynników przenikania ciepła dla przypadków przenikania ciepła wskazanych w tabeli 5 podano w.

Właściwości fizykochemiczne cieczy (gazu) zawartej w równaniach kryterialnych należy przyjmować w tzw. temperaturze wyznaczania. Jaka temperatura jest przyjmowana jako decydująca, jest wskazana dla każdego konkretnego przypadku wymiany ciepła.

Tabela 6 - Wartości zawarte w równaniach kryterialnych konwekcyjnego przenoszenia ciepła

Wartość

Nazwa

Jednostka SI

Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik rozszerzalności objętości

Współczynnik przewodności cieplnej

Lepkość dynamiczna

Kinematyczny współczynnik lepkości

Gęstość

Dyfuzyjność cieplna

Ciepło właściwe (przy stałym ciśnieniu)

Przyśpieszenie grawitacyjne

Definiowanie rozmiaru geometrycznego (dla każdej formuły jest wskazane, który rozmiar definiuje)

Specyficzne ciepło parowania (parowania)

Różnica temperatur między ścianą a cieczą (lub odwrotnie)

Prędkość

W/m 2. stopnie

W/(m.stopnie)

α - charakteryzuje intensywność konwekcyjnego przenoszenia ciepła i zależy od prędkości chłodziwa, pojemności cieplnej, lepkości, kształtu powierzchni itp.

[W / (m2 grad)].

Współczynnik przenikania ciepła jest liczbowo równy mocy przepływu ciepła przekazywanego na jeden metr kwadratowy powierzchni przy różnicy temperatur pomiędzy chłodziwem a powierzchnią 1°C.

Głównym i najtrudniejszym problemem w obliczaniu procesów konwekcyjnego przekazywania ciepła jest znalezienie współczynnika przenikania ciepła α . Nowoczesne metody opisu współczynnika procesu. przewodnictwo cieplne w oparciu o teorię warstwa graniczna, umożliwiają uzyskanie teoretycznych (dokładnych lub przybliżonych) rozwiązań dla niektórych dość prostych sytuacji. W większości przypadków spotykanych w praktyce współczynnik przenikania ciepła jest wyznaczany eksperymentalnie. W tym przypadku zarówno wyniki rozwiązań teoretycznych, jak i dane eksperymentalne są przetwarzane metodami teoriepodobieństwa i są zwykle reprezentowane w następującej postaci bezwymiarowej:

Nu=f(Re, Pr) - do wymuszonej konwekcji i

Nu=f(Gr Re, Pr) - do swobodnej konwekcji,

gdzie
- liczba Nusselta, - bezwymiarowy współczynnik przenikania ciepła ( L- typowa wielkość przepływu, λ - współczynnik przewodności cieplnej); Odnośnie=- liczba Reynoldsa charakteryzująca stosunek sił bezwładności i tarcia wewnętrznego w przepływie ( ty- charakterystyczna prędkość medium, υ - kinematyczny współczynnik lepkości);

Pr=- liczba Prandtla, która określa stosunek natężeń procesów termodynamicznych (α jest współczynnikiem dyfuzyjności cieplnej);

Gr=
- liczba Grasshofa charakteryzująca stosunek sił Archimedesa, sił bezwładności i tarcia wewnętrznego w przepływie ( g- przyśpieszenie grawitacyjne, β - termiczny współczynnik rozszerzalności objętości).

  • Od czego zależy współczynnik przenikania ciepła? Rząd wielkości dla różnych przypadków wymiany ciepła.

Konwekcyjny współczynnik przenikania ciepła α im większa tym wyższa przewodność cieplna λ i natężenie przepływu w, im mniejszy współczynnik lepkości dynamicznej υ i większa gęstość ρ a im mniejsza zmniejszona średnica kanału d.

Najciekawszym przypadkiem konwekcyjnego transferu ciepła z punktu widzenia zastosowań technicznych jest konwekcyjny transfer ciepła, czyli proces dwóch konwekcyjnych transferów ciepła zachodzących na styku dwóch faz (stałej i ciekłej, stałej i gazowej, ciekłej i gazowej). ). W tym przypadku zadaniem obliczeniowym jest znalezienie gęstości strumienia ciepła na granicy faz, czyli wartości pokazującej, ile ciepła jednostka interfejsu fazowego otrzymuje lub oddaje w jednostce czasu. Oprócz powyższych czynników wpływających na proces konwekcyjnego przekazywania ciepła, gęstość strumienia ciepła zależy również od kształtu i wielkości korpusu, stopnia chropowatości powierzchni, a także od temperatury powierzchni i wydzielania ciepła. lub nośnik ciepła.

Do opisu konwekcyjnej wymiany ciepła stosuje się następujący wzór:

q st = α(T 0 -T st ) ,

gdzie q st - gęstość strumienia ciepła na powierzchni, W / m 2 ; α - współczynnik przenikania ciepła, W/(m 2 °C); T 0 oraz T st- odpowiednio temperatury medium (cieczy lub gazu) i powierzchni. wartość T 0 - T st często oznaczany Δ T i zadzwoniłem różnica temperatur . Współczynnik przenikania ciepła α charakteryzuje intensywność procesu wymiany ciepła; wzrasta wraz ze wzrostem prędkości ośrodka oraz podczas przechodzenia z ruchu laminarnego do turbulentnego na skutek intensyfikacji transferu konwekcyjnego. Jest również zawsze większy dla tych mediów, które mają wyższą przewodność cieplną. Współczynnik przenikania ciepła znacznie wzrasta, jeśli na powierzchni zachodzi przemiana fazowa (na przykład parowanie lub kondensacja), której zawsze towarzyszy uwalnianie (absorpcja) ciepła utajonego. Na wartość współczynnika przenikania ciepła duży wpływ ma transfer masy na powierzchni.

Do wyznaczenia współczynnika przenikania ciepła przyjmuje się liczbę (kryterium) Nusselta, która obejmuje współczynnik przenikania ciepła. Pozostałe kryteria pełnią funkcję argumentów tej funkcji i są wybierane w zależności od charakteru ruchu płynu. Złożoną w ten sposób funkcję nazywamy równaniem kryterium. W wymuszonym ruchu płynu, zgodnie z teorią podobieństwa, stosuje się następujące równania kryterialne:

gdzie
- współczynnik dyfuzyjności cieplnej.

Ponieważ dla gazów liczba Prandtla wynosi Pr=const, to

Przy konwekcji naturalnej stosuje się równanie kryterium:

- Naturalna konwekcja.

Wymiana ciepła podczas wymuszonej konwekcji.

W przypadku konwekcji wymuszonej współczynnik przenikania ciepła zależy od następującego warunku: charakteru ruchu cieczy lub gazu. Wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa wzrasta turbulencja, co oznacza, że ​​zwiększa się przenikanie ciepła i współczynnik α. Podczas turbulentnego ruchu płynu w gładkich rurach przy Re>
, równanie imperialne jest stosowane do obliczenia liczby Nusselta:

Nu=0,021
·
A

To prawda, jeśli liczba Reynoldsa Re<
. Tutaj współczynnik A jest określany na podstawie charakteru cieczy lub gazu i stosuje się wzór:

,

Gdzie Przh jest liczbą Prandtla dla cieczy.

Prst to liczba Prandtla dla ściany.

Dla gazów A=1.

Współczynnik A uwzględnia kierunek przepływu ciepła. Po podgrzaniu α uzyskuje się więcej, po schłodzeniu mniej.

Dla l/d>50,

gdzie l jest długością rury

d - średnica rury.

Wartość α jest otrzymywana jako średnia dla całej długości rury.

Przenoszenie ciepła w ramach konwekcji swobodnej.

Przenikanie ciepła podczas swobodnego ruchu obserwuje się wzdłuż nagrzanej ściany i następuje z powodu różnicy temperatur. Charakter przepływu podczas konwekcji swobodnej zmienia się z laminarnego na turbulentny, a jednocześnie zmienia się również współczynnik przenikania ciepła α.

;

C, n - współczynniki, które są wyznaczane z podręczników w zależności od wartości argumentów (Gr; Pr)

λ to współczynnik przewodności cieplnej.

l jest wymiarem definiującym, dla którego brana jest wysokość ściany lub długość rury pionowej.

W przypadku rury poziomej wymiarem decydującym jest średnica d.

Promieniowanie wymiany ciepła.

Promieniowanie cieplne jest wynikiem przemiany energii wewnętrznej ciał w energię oscylacji elektromagnetycznych. Promieniowanie cieplne jako proces propagacji fal elektromagnetycznych charakteryzuje się długością fali λ i częstotliwością oscylacji:

c to prędkość światła. (W odkurzaczu
SM)

Strumień ciepła wypromieniowany na wszystkich długościach fal z jednostkową powierzchnią ciała we wszystkich kierunkach nazywa się gęstość strumienia powierzchniowego promieniowania integralnego mi .

Część energii promieniowania Efall padającego na ciało jest pochłaniana przez Eа, część jest odbijana przez Er i częściowo przez niego przenika E∆.

Eа+ Er+ E∆= Espad.

To równanie bilansu ciepła można zapisać w postaci bezwymiarowej:

Gdzie A jest współczynnikiem pochłaniania.

R jest współczynnikiem odbicia.

D to transmitancja.

Ciało, które pochłania całe padające na nie promieniowanie, nazywa się absolutnie czarny , dla niego A=1.

Organy, dla których A<1 и зависит от длины волны падающего излучения называется szary. Do całkowicie białe ciało R=1, dla przezroczysty D=1.

Zarówno ciało całkowicie czarne, jak i całkowicie białe nie istnieją, promienie cieplne są pochłaniane przez ciało i zamieniane na energię ruchu atomów i cząsteczek, co powoduje wzrost temperatury ciała. Intensywność promieniowania wzrasta wraz ze wzrostem temperatury ciał promieniujących.

Ciała stałe i płynne emitują fale elektromagnetyczne głównego widma (0;∞). Ogrzane gazy promieniują tylko w pewnym zakresie długości fal. Całkowity proces wzajemnej emisji, pochłaniania, odbijania i przesyłania energii promieniowania w układach ciał nazywa się promieniowanie ciepła.

Gęstość strumienia powierzchniowego promieniowania całkowitego ciała doskonale czarnego, w zależności od jego temperatury, opisuje prawo Stefana-Boltzmanna.

, gdzie

σ0=5,67
jest stałą Stefana-Boltzmanna.

Do obliczeń technicznych prawo Stefana-Boltzmanna jest zapisane jako:

,gdzie

С0= σ0
\u003d 5,67 - emisyjność całkowicie czarnego ciała.

Ciała, które napotykamy w praktyce, emitują mniej energii cieplnej niż ciało doskonale czarne o tej samej temperaturze.

Stosunek gęstości strumienia powierzchniowego własnego promieniowania całkowitego E do gęstości strumienia powierzchniowego promieniowania całkowitego E0 ciała absolutnie czarnego o tej samej temperaturze nazywamy emisyjnością ciała.

Stopień czerni ( ) zmienia się dla różnych korpusów od 0 do 1, w zależności od materiału, stanu powierzchni i temperatury (wartość odniesienia).

1. Podstawowe pojęcia konwekcyjnego przekazywania ciepła:

konwekcja, konwekcyjny transfer ciepła, współczynnik przenikania ciepła, opór cieplny przenikania ciepła, istota konwekcyjnych procesów wymiany ciepła

2. Piece cyklonowe

3. Paliwo gazowe


1. Podstawowe pojęcia konwekcyjnego przekazywania ciepła

Konwekcja, konwekcyjne przewodzenie ciepła, współczynnik przejmowania ciepła, opór cieplny przejmowania ciepła, istota konwekcyjnych procesów przejmowania ciepła.

konwekcja zwany procesem wymiany ciepła podczas ruchu makrocząstek (gazu lub cieczy). Dlatego konwekcja jest możliwa tylko w ośrodku, którego cząsteczki mogą się swobodnie poruszać.

konwekcyjny zwany przenoszeniem ciepła ze względu na połączone działanie konwekcyjnego i molekularnego przenoszenia ciepła. Innymi słowy, konwekcyjne przenoszenie ciepła odbywa się jednocześnie na dwa sposoby: konwekcja i przewodzenie ciepła.

Nazywa się konwekcyjne przenoszenie ciepła między poruszającym się medium a jego interfejsem z innym medium (stałym, ciekłym lub gazowym) rozpraszanie ciepła.

Głównym zadaniem teorii konwekcyjnego przenoszenia ciepła jest określenie ilości ciepła, które przechodzi przez powierzchnię ciała stałego przemytego przez przepływ. Powstały przepływ ciepła jest zawsze skierowany w kierunku malejącej temperatury,

W praktycznych obliczeniach wymiany ciepła wykorzystuje się prawo Newtona:

Q = b F(tw-tct) (15-1)

tj. strumień ciepła Q od cieczy do ściany lub od ściany do cieczy jest proporcjonalny do powierzchni F, zaangażowany w wymianę ciepła i różnicę temperatur ( t oraz - t ul, gdzie t st jest temperaturą powierzchni ściany, a Tz to temperatura medium otaczającego powierzchnię ściany. Nazywa się współczynnik proporcjonalności b, który uwzględnia specyficzne warunki wymiany ciepła między cieczą a powierzchnią ciała współczynnik przenikania ciepła.

Biorąc wzór (15-1) F = 1m² i f = 1 sek, otrzymujemy gęstość strumienia ciepła w watach na metr kwadratowy;

q= b (t w -tct) (15-2)

Wartość 1/b odwrotność współczynnika przenikania ciepła nazywa się odporność termiczna na przenoszenie ciepła.

b = q: (t w -tct) (15-3)

Z równości (15-3) wynika, że ​​współczynnik przenikania ciepła i jest gęstością strumienia ciepła q, odnosił się do różnicy temperatur między powierzchnią ciała a otoczeniem.

Przy różnicy temperatur równej 1 ° (t w -tct = 1 °), współczynnik przenikania ciepła jest liczbowo równy gęstości strumienia ciepła b = q

Przenikanie ciepła to dość złożony proces, a współczynnik przenikania ciepła zależy od wielu czynników, z których główne to:

a) przyczynę przepływu płynu;

b) reżim przepływu płynu (laminarny lub turbulentny);

c) właściwości fizyczne cieczy;

d) kształt i wymiary powierzchni oddawania ciepła.

Ze względu na występowanie ruchu płynu może być swobodny i wymuszony.

Swobodny ruch (termiczny) występuje w nierównomiernie podgrzanej cieczy. Powstała różnica temperatur prowadzi do różnicy gęstości i pojawienia się mniej gęstych (lżejszych) elementów cieczy, co powoduje ruch. W tym przypadku swobodny ruch nazywa się naturalny lub konwekcja cieplna . I tak np. wymiana ciepła między szybą wewnętrzną i zewnętrzną ramy okiennej odbywa się na zasadzie konwekcji naturalnej (pod warunkiem, że odległość między szybami jest wystarczająca do cyrkulacji powietrza).

2. Piece cyklonowe


Piece cyklonowe przeznaczone są do spalania rozdrobnionego węgla. Schemat taki piec pokazano na ryc. 19-8. Przez armaturę dostarczany jest kruszony węgiel z powietrzem pierwotnym ja jestem komora cyklonowa 2. Powietrze wtórne jest do niego doprowadzane stycznie, które wchodzi przez oprawę 3 z prędkością około 100 SM, W komorze powstaje wirujący przepływ produktów spalania, wyrzucający duże cząstki paliwa na jej ścianki, gdzie ulegają one zgazowaniu pod wpływem strumieni gorącego powietrza.

Z komory cyklonowej produkty spalania z niespalonymi cząstkami paliwa trafiają do dopalacza 4. Żużel z komory cyklonowej przez dopalacz trafia do kąpieli żużlowej, gdzie jest granulowany z wodą.

Zaletami pieców cyklonowych są:

1) możliwość spalania paliwa z niewielkim nadmiarem powietrza 1,05-1,1 co zmniejsza straty ciepła ze spalinami;

2) zwiększona moc cieplna właściwa objętości paleniska;

3) możliwość pracy na kruszonym węglu (zamiast pyłu węglowego);

4) wychwytywanie popiołu opałowego w palenisku do 80-90%.

Wady pieca cyklonowego obejmują:

1) trudność spalania węgli o wysokiej wilgotności i węgli o niskiej wydajności substancji lotnych;

2) zwiększone zużycie energii na strzały.

3. Paliwo gazowe

Naturalny. Gaz ziemny (naturalny) występuje w wielu miejscach na świecie.

Zasoby paliwa gazowego na niektórych złożach sięgają setek miliardów metrów sześciennych. Jest wydobywany nie tylko ze specjalnych odwiertów gazowych, ale także jako produkt uboczny produkcji ropy naftowej. Ten gaz ziemny nazywa się powiązany gaz naftowy.

Głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan CH 4 .

Gaz ziemny ma wysoką wartość opałową. Stosowany jest jako paliwo do pieców przemysłowych, pojazdów, a także na potrzeby domowe.

Część gazu ziemnego poddawana jest obróbce chemicznej w celu uzyskania paliwa płynnego, gazu procesowego, surowców chemicznych.

W ZSRR duże regiony gazonośne znajdują się w regionie Wołgi, na Kaukazie Północnym, na Ukrainie, na Trans-Uralu itp.

Sztuczny. Sztuczne paliwo gazowe (koks, olej czarny, gazy generatorowe) uzyskiwane jest podczas przeróbki ropy naftowej i naturalnych paliw stałych, a także jako produkt uboczny w surowcach takich gałęziach przemysłu jak wielkie piece.

Gaz wielkopiecowy powstające w wielkich piecach podczas wytopu żelaza. Około połowa produkowanego gazu jest wykorzystywana na własne potrzeby wielkiego pieca. Drugą połowę gazu można wykorzystać jako paliwo.


Zadanie

Warunek: Ile ciepła należy doprowadzić do 1 kg. powietrze o t \u003d 20 ° C, dzięki czemu jego objętość przy stałym ciśnieniu podwaja się.

Pytanie: Określ temperaturę powietrza na końcu procesu, pojemność cieplna powietrza jest stała.

1) t = 25C ​​- zgodnie z wykresem IS.

2) T \u003d t + 273 \u003d 298 K

3) T \u003d t + 273 \u003d 293 K

Oblicz końcową objętość w następujący sposób:

Vk \u003d Vn x 2 \u003d 0,058x2 \u003d 0,116 m²

Określ ilość ciepła według wzoru:

Q \u003d mc (T -T) \u003d 1,5x1,005 (298-293) \u003d \u003d 7,537

gdzie m jest masą kg. - na przydział 1,5kg, c-pojemność cieplna kJ (kgC) z tabeli - 1,005kJ/kg.

Odpowiedź: konieczne jest dostarczenie ciepła w ilości Q = 7,537, temperatura powietrza na końcu procesu wyniesie 25C.

Rozmiar: piks

Rozpocznij wyświetlanie od strony:

transkrypcja

1 podstawy ciepłownictwa OBLICZANIE WSPÓŁCZYNNIKA KONWEKCYJNEGO WYMIANY CIEPŁA (równania podstawowych kryteriów) Wytyczne do realizacji zajęć praktycznych i laboratoryjnych Iwanowo

2 Opracował redaktor V.V. Bukhmirov D.V. Instrukcja metodyczna Rakutina przeznaczona jest dla studentów studiujących w specjalnościach o profilu ciepłowniczym, zarówno stacjonarnych, jak i niestacjonarnych oraz studiujących na kierunku Ciepło i Masy lub Inżynieria Cieplna. Wytyczne zawierają najbardziej sprawdzone formuły kryterialne do obliczania współczynnika konwekcyjnego przewodzenia ciepła w ośrodkach jednofazowych oraz przy zmianie stanu skupienia substancji. W załączniku wymieniono właściwości fizyczne niektórych cieczy i gazów stosowanych w energetyce cieplnej. Instrukcje metodyczne mogą być przydatne dla uczniów przy rozwiązywaniu problemów na temat „Przenikanie ciepła przez konwekcję” podczas zajęć praktycznych i laboratoryjnych, a także podczas wykonywania zadań kontrolnych i domowych. Wytyczne metodyczne zostały zatwierdzone przez cykliczną komisję metodologiczną TEF. Recenzent Wydział Podstaw Teoretycznych Techniki Cieplnej Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny 2

3 1. Konwekcyjne przenoszenie ciepła przy swobodnym ruchu płynu Nu f(gr,pr), Pr 0 Przenikanie ciepła przy swobodnej konwekcji w pobliżu pionowych płyt i pionowych rur (wzory kryterialne V.P. Isachenko) Lokalne (lokalne) i średnie współczynniki przejmowania ciepła w warstwie laminarnej tryb przepływu cieczy (10 3< Ra 10 9) рассчитывают по формулам : при T w = const Nu f,x 0,25 f,x 0,55 Ra ; (1.1) t Nu f,h 0,25 f 0,73 Ra ; (1.2) t при q w = const Nu f,x 0,25 f,x 0,60 Ra ; (1.3) t Nu f,h 0,25 f 0,75 Ra. (1.4) В формулы (1.1) (1.4) входит поправка, учитывающая зависимость физических свойств текучей среды от температуры: 0,25 Prf t Pr, (1.5) w где критерий Прандтля Prf принимают по справочным данным для текучей среды при определяющей температуре флюида, а критерий Прандтля Pr w принимают по справочным данным для текучей среды при температуре стенки. Определяющие параметры: R 0 = x локальная координата по высоте для формул (1.1) и (1.3); R 0 = h высота вертикальной пластины или высота вертикальной трубы для формул (1.2) и (1.4); T 0 = T f температура текучей среды вдали от поверхности теплообмена (за пределами теплового пограничного слоя). t 3

4 Lokalne (lokalne) i średnie współczynniki przejmowania ciepła dla rozwiniętego turbulentnego reżimu przepływu płynu (Ra) przy T w = const i q w = const wyznaczają wzory: Nu f,x 0,333 f,x 0,15 Ra ; (1,6) t Nu 0,333 f 0,15 Ra f. (1.7) t Definiowanie parametrów: R 0 = x współrzędna lokalna w wysokości dla wzoru (1.6); R 0 = h wysokość pionowej płyty lub pionowej rury dla wzoru (1.7); T 0 = T f jest temperaturą płynu z dala od powierzchni wymiany ciepła (poza termiczną warstwą graniczną). Komentarz. Poprawkę uwzględniającą zmianę właściwości fizycznych t medium w zależności od temperatury oblicza się ze wzoru (1.5) W przybliżonych obliczeniach wymiany ciepła w reżimie przejściowym V.P. Isachenko zaleca stosowanie wzorów (1.6) i (1.7) dla reżimu przepływu turbulentnego Przenikanie ciepła z konwekcją swobodną w pobliżu płyt poziomych (wzory kryterialne V.P. Isachenko) (1.4) i (1.7) z późniejszym wprowadzeniem poprawek na lokalizację ciepła -uwalnianie powierzchni

5 gdzie jest obliczenie współczynnika przenikania ciepła obliczonego według jednego ze wzorów (1.2), (1.4) lub (1.7). Definiowanie parametrów: R 0 min(a, b), gdzie a i b są wymiarami płyty prostokątnej; T 0 = T f temperatura płynu z dala od powierzchni wymiany ciepła (poza termiczną warstwą graniczną) Przenoszenie ciepła podczas swobodnego ruchu płynu przy niskich liczbach Rayleigha (Ra md 1) Aby obliczyć średni współczynnik przenikania ciepła dla płynięcia filmu, zalecamy stosowanie następujących wzorów kryterialnych: a) zgodnie z danymi reżim płynięcia filmu występuje przy liczbach Rayleigha d 10 2 Ram: Nu m,d 0,058 m,d 0,675 Ra ; (1.10) b) zgodnie z L.S. Eigenson, reżim przepływu filmu na cienkich, podgrzewanych drutach (d = 0,22 mm) istnieje przy liczbach Rayleigha Ram, d 1: Nu m, d 0,5; (1.11) c) wg M.A. Micheev. Reżim filmowy istnieje pod liczbami d 3 Ram 10 i tylko w tym przypadku można zastosować wzór (1.11). W zakresie Ra 3 2 m,d obserwuje się przejściowy reżim przepływu od folii do laminarnego, dla którego M.A. Micheev zaleca wzór: Nu m,d 1/8 m,d 1,18 Ra. (1.12) Wyznaczanie parametrów: T T 0,5 (T T) średnia temperatura warstwy przyściennej; 0 m f R to zewnętrzna średnica drutu. 0 d n w 5

6 1.4. Przenikanie ciepła podczas swobodnej konwekcji w pobliżu poziomych cylindrów (rur) (wzór kryterialny I.M. Micheeva) Micheeva to : Nu f,d 0,25 f,d 0,5 Ra (1,13) t Parametry wyznaczania: T0 T f temperatura płynu z dala od powierzchni wymiany ciepła (poza termiczną warstwą graniczną); R jest zewnętrzną średnicą rury (cylindra). 0 d n Poprawkę t, uwzględniającą zmianę właściwości fizycznych ośrodka w zależności od temperatury, oblicza się ze wzoru (1.5) .BUT. Micheev, średni współczynnik przenikania ciepła dla swobodnego przepływu płynu wokół ciał wskazanych w nagłówku sekcji można obliczyć za pomocą jednego wzoru: Nu n m CRa m, (1,14), gdzie współczynniki C i n, w zależności od reżimu przepływu , podano w tabeli 1.1. Wartości współczynników C i n we wzorze (1,14) Ra m Gr Pr Reżim przepływu C n m m<10-3 Пленочный 0, Переходный от пленочного к ламинарному 1,18 1/ Ламинарный и переходный к турбулентному 0,54 1/4 >Turbulentny 0,135 1/3 6

7 Definiowanie parametrów: T T 0,5 (T T) średnia temperatura warstwy przyściennej; 0 m f w R 0 d n średnica zewnętrzna rur poziomych i kul; R 0 = h pionowa wysokość płyty lub pionowa wysokość rury; R 0 min(a, b), gdzie aib są wymiarami płyty prostokątnej. W tym przypadku, w zależności od położenia powierzchni oddania ciepła, współczynnik przenikania ciepła zwiększa się o 30% lub zmniejsza o 30% (patrz wzory (1.8) i (1.9)) oraz kanały pierścieniowe, przekładek o różnych kształtach, gęstość strumienia ciepła q oblicza się ze wzorów na stacjonarne przewodnictwo cieplne w płaskiej ścianie, wprowadzając pojęcie równoważnego współczynnika przewodnictwa cieplnego: eq (Tw1 Tw) ; (1.15) q 2 gdzie equiv jest równoważnym współczynnikiem przewodności cieplnej; grubość szczeliny lub wąskiego kanału; T w1 i T w2 to temperatury na ściankach wąskiej międzywarstwy. Równoważny współczynnik przewodności cieplnej określa wzór: (1.16) equiv f do gdzie f jest przewodnością cieplną płynu; ε do współczynnika konwekcji jest poprawką uwzględniającą wzrost przepływu ciepła w wyniku konwekcji swobodnej w szczelinie. Współczynnik konwekcji zależy od kryterium Rayleigha: 3 a) przy wartościach Raf 10: k 1 ; (1,17) b) przy wartościach 10 Ra 10: 3 0,3 do 0,105 Ra f f 6 ; (1.18) 7

8 6 f 0,2 do 0,40 Ra f 10 c) przy wartościach 10 Ra 10:. (1.19) W obliczeniach przybliżonych zamiast dwóch równań (1.18) i (1.19) dla 3 całego zakresu wartości argumentów Raf 10 można użyć zależności: 0,25 do 0,18 Ra f. (1.20) Wyznaczanie parametrów: T 0,5 (T T) średnia temperatura płynu w szczelinie; T0 f w1 w2 R szerokość szczeliny (Re f, d 2300), turbulentny (Ref, d 10) i przejściowy od laminarnego do turbulentnego (2300 Re f 10) reżimy przepływu płynu. Parametry definiujące do obliczenia kryterium Reynoldsa: T 0 T f 0,5 Tf,in Tf,out średnia temperatura płynu w rurze; R0 d wewnętrzna średnica wewnętrzna rury; G / f to średnia prędkość płynu na odcinku rury. w Przenikanie ciepła przy przepływie laminarnym w rurach (Re 2300) Przenikanie ciepła w rurach o ustabilizowanym przepływie i ustabilizowanym przejściu ciepła można obliczyć przy T w = const i przy q w = const przy użyciu przybliżonego wzoru: 8,d 4 4

9 Nu 4, (2.1) t gdzie poprawka t jest obliczana ze wzoru (1.5). Parametry definiujące we wzorze (2.1): T 0 T f 0.5 Tf,in Tf,out średnia temperatura płynu w rurze; R0 d wewnętrzna średnica wewnętrzna rury; G / f to średnia prędkość płynu na odcinku rury. w 0 W laminarnym trybie ruchu w prostych gładkich rurach oraz w obecności odcinków stabilizacji hydrodynamicznej i termicznej, dla dokładniejszego przybliżenia danych eksperymentalnych, wyróżnia się dwa podtryby: laminarny lepki i laminarny lepko-grawitacyjny. Reżim laminarnego przepływu lepkiego ma miejsce przy liczbach Rayleigha Ra< 810 5, а ламинарный вязкостногравитационный режим при числах Рэлея Ra При этом определяющие параметры для расчета критерия Рэлея находят по формулам: T0 0,5 Tw T f T f 0,5 Tf,вх Tf,вых; R0 d вн внутренний диаметр трубы., где Теплоотдача при ламинарном вязкостном режиме движения текучей среды в трубах (R e 2300; Ra <) Средний по внутренней поверхности трубы длиной коэффициент теплоотдачи рассчитывают по формуле Б.Г.Петухова 3, которая получена при (Ped) и: 0 w f 1 3 Nu 1,55(Ped) (). (2.2) Определяющие параметры: T 0 0,5 Tw T f вн 9 f w 0.14, где T 0,5 T T f ; f,вх f,вых R0 d вн внутренний диаметр трубы; G / f средняя по сечению трубы скорость движения флюида. w 0 Замечание. Значение w выбирают для флюида при температуре стенки T w. Величина поправка, учитывающая влияние на теплоотдачу гидродинамической стабилизации потока на начальном участке теплообмена:

10 1 7 0,6 (czerwony d) 1 2,5 czerwony w (czerwony d) 0,1 ; (2.3) dla (Re d) 0, 1 1, (2.4) gdzie jest długością rury. Parametry definiujące we wzorach (2.3) i (2.4): T 0 T f 0.5 Tf,in Tf,out średnia temperatura płynu w rurze; R0 d wewnętrzna średnica wewnętrzna rury; G / f to średnia prędkość płynu na odcinku rury. w 0 Przenikanie ciepła w laminarnym przepływie lepko-grawitacyjnym płynu w rurach (Re 2300; Ra) Nu f,d 0,15 Re Pr (Gr Pr) f,d f 0,1 t. (2.5) Określanie parametrów: T T 0,5 T średnia temperatura płynu w rurze; 0 f f,in Tf,out R0 d zewn. średnica wewnętrzna rury; G / f to średnia prędkość płynu na odcinku rury. w 0 Uwaga. Poprawkę t uwzględniającą zmianę właściwości fizycznych medium w zależności od temperatury oblicza się ze wzoru (1.5). Współczynnik korygujący uwzględniający wpływ na wymianę ciepła procesu hydrodynamicznej stabilizacji przepływu w początkowym odcinku wymiany ciepła wynosi: w d 50 wartość znajduje się w tabeli 2.1; w d

11 Tabela 2.1 Wartość przepływu lepko-grawitacyjnego d ,9 1,7 1,44 1,28 1,18 1,13 1,05 1,02 1 ) Średni współczynnik przenikania ciepła dla turbulentnego przepływu płynu w prostych gładkich rurach oblicza się ze wzoru M. A. Micheeva: 0,8 f, d 0,43 f Nu f,d 0,021 Re Pr t. (2.6) Uwaga. Poprawkę t uwzględniającą zmianę właściwości fizycznych medium w zależności od temperatury oblicza się ze wzoru (1.5). Współczynnik korygujący uwzględniający wpływ na wymianę ciepła procesu hydrodynamicznej stabilizacji przepływu na początkowym odcinku wymiany ciepła wynosi: przy d< d ; при d >50 = 1. Dokładniejsze wartości w zależności od kryterium Reynoldsa podano w tabeli 2.2. Wartość przepływu turbulentnego l/d Re 05 1,34 1,27 1,18 1,13 1,10 1,0 8 1,04 1,28 1,22 1,15 1,10 1,08 1,06 1,03 1,14 1,11 1,08 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 11

12 Wyznaczanie parametrów: T 0 T f 0.5 Tf,in Tf,out średnia temperatura płynu w rurze; R0 d wewnętrzna średnica wewnętrzna rury; G / f to średnia prędkość płynu na odcinku rury. w Przenoszenie ciepła w stanie przejściowym ruchu płynu w rurach (2300< Re < 10 4) Переходный режим течения характеризуется перемежаемостью ламинарного и турбулентного течений. В этом случае коэффициент теплоотдачи можно рассчитать по формуле : 0,43 f,d Nu K Pr, (2.7) f,d 0 t где комплекс K 0 зависит от числа Рейнольдса (см. табл. 2.3.), а поправку рассчитывают также как и при турбулентном режиме течения флюида. Таблица 2.3. Зависимость комплекса К 0 от числа Рейнольдса Re ,2 2,3 2,5 3,0 3,5 4, K 0 2,2 3,6 4,9 7,2 16, Замечание. Поправку t, учитывающую изменение физических свойств среды в зависимости от температуры, рассчитывают по формуле (1.5). Определяющие параметры: T 0 T f 0,5 Tf,вх Tf,вых средняя температура флюида в трубе; R0 d вн внутренний диаметр трубы; G / f средняя по сечению трубы скорость движения флюида. w 0 Переходный режим течения флюида в прямых гладких трубах также можно рассчитать по методике, изложенной в учебнике : 12

13 Nu Nu (1), (2.8) turb Nulam / 2300). (2.9) Przenikanie ciepła podczas ruchu gazów w rurach Dla gazów kryterium Prandtla Pr f 0,7 1, 0 praktycznie nie zależy od temperatury, dlatego poprawka temperaturowa t (Prf / Prw) 1. Uwzględniając to, wzory (2.5), (2.6) i (2.7) można uprościć i zapisać jako: 0,25 przepływ laminarny Nu f,d 0,33 f,d 0,1 f,d 0,146 Re Gr ; (2.10) reżim burzliwy Nu f,d 0,8 f,d 0,018 Re ; (2.11) tryb przejściowy Nu f,d 0,86 K0. (2.12) Uwaga. W obecności dużych różnic temperatur i turbulentnego przepływu gazu współczynniki przenikania ciepła mogą różnić się od wartości obliczonych z równań (2.10), (2.11) i (2.12). W takim przypadku obliczenia należy wykonać według wzorów (2.5), (2.6) i (2.7), przyjmując wyrażenie jako poprawkę na temperaturę: gdzie m Tft t, (2.13) T w T f jest średnią temperaturą gazu w fajce, Kelvin; 13 T w średnia temperatura ścianki rury, kelwiny; m 0, 4 jeśli T w > T f i m 0 jeśli T w< T f.

14 Definiowanie parametrów: T 0 T f 0.5 Tf,in Tf,out średnia temperatura gazu w rurze; R0 d wewnętrzna średnica wewnętrzna rury; G / f to średnia prędkość płynu na odcinku rury. w Przejmowanie ciepła podczas przepływu płynu w kanałach o dowolnym przekroju Wszystkie powyższe wzory kryterialne do obliczania przenikania ciepła w rurze okrągłej mają również zastosowanie do obliczania współczynnika przenikania ciepła dla przepływu cieczy i gazów w kanałach o innym (nieokrągłym) ) kształt przekroju (prostokątny, trójkątny, pierścieniowy itp.) .d.), podczas mycia wzdłużnego wiązek rur zamkniętych w kanale o dowolnym przekroju, a także podczas ruchu cieczy nie wypełniającej całości odcinek kanału. W tym przypadku równoważną lub hydrauliczną średnicę kanału należy przyjąć jako charakterystyczną wielkość: R d d 4f P, (2.14) 0 "eq g gdzie f jest polem przekroju poprzecznego przepływu, m 2; P jest obwodem zwilżonego kanału, m Gdy płyn porusza się w zakrzywionych rurach (kolankach, wężownicach), występuje jego dodatkowa turbulencja, a w efekcie wzrost współczynnika przenikania ciepła d R, (2,15) r gdzie d in jest średnica wewnętrzna rury, a R jest promieniem gięcia, g 14

15 3. Konwekcyjne przenoszenie ciepła w wymuszonym przepływie zewnętrznym wokół ciał Nu f(re, Pr), Pr 0, Przepływ wzdłużny wokół płyty i zewnętrznej powierzchni rury Właściwości wzdłuż płyty lub wzdłuż zewnętrznej powierzchni rury to: przy Rex ,5 / x 4,64 / Rex ; (3.1) z Rexem ,2 / x 0,376 / Rex. (3.2) Wyznaczenie parametrów: T 0 = T f temperatura płynu z dala od powierzchni wymiany ciepła (poza termiczną warstwą graniczną); R 0 x współrzędna wzdłużna; w 0 niezakłócona prędkość przepływu (poza hydrodynamiczną warstwą przyścienną) Lokalne i powierzchniowe uśrednione współczynniki przenikania ciepła dla przepływu laminarnego (Re<) вдоль пластины или внешней поверхности трубы по данным и равны: при T w =const 0, 25 Nu x 0,332Re Pr Pr Pr ; (3.3) x f w Pr Pr 0, 25 Nu 0,664Re Pr ; (3.4) 0,5 1 3 при q w =const 0, 25 Nu x x f 0,46Re Pr Pr Pr ; (3.5) 0,5 1 3 f w w Pr Pr 0, 25 Nu 0,69 Re Pr. (3.6) f w 15

16 Lokalne i średnie współczynniki przenikania ciepła dla turbulentnego przepływu płynu (Re) wzdłuż płyty lub zewnętrznej powierzchni rury zgodnie z danymi wynoszą: Nu x 0,8 x 0,43 Pr Pr 0,25 0,0296 Re Pr ; (3.7) f w 0,8 0,43 Pr Pr 0,25 Nu 0,037Re Pr (3,8) f w Wyznaczenie parametrów: T 0 = T f temperatura płynu z dala od powierzchni wymiany ciepła (poza termiczną warstwą graniczną); R 0 x współrzędna podłużna we wzorach (3.3), (3.5) i (3.7); R 0 jest długością płyty lub rury we wzorach (3.4), (3.6) i (3.8); w 0 to prędkość przepływu niezakłóconego (poza hydrodynamiczną warstwą przyścienną) Przenikanie ciepła w przypadku przepływu poprzecznego wokół pojedynczej rury Współczynnik przenikania ciepła uśredniony na powierzchni rury lub cylindra zgodnie z danymi wynosi: 0,4 1 Re 40, Nu 0,76Re Prtq; (3,9) 3 0,5 40 Re 10, Nu 0,52 Re Prtq; (3.10) 3 5 0,6 10 Re 210, Nu 0,26Re Prtq; (3.11) 5 7 0, Re 10, Nu 0,023 Re Pr t q, (3.12) 0,37 0,37 0,37 0,4 Uwagi. 1. Korekcję t, uwzględniającą zmianę właściwości fizycznych medium w zależności od temperatury, oblicza się ze wzoru (1.5). 2. Korekcję q, uwzględniającą zwężenie przepływu w najwęższym odcinku kanału (patrz rys. 1.3), oblicza się ze wzoru: q 2 1 d H 0,8 (3.13) 16

17 3. Poprawkę ε φ uwzględniającą wpływ kąta natarcia nadchodzącego przepływu (kąt natarcia, kąt między wektorem prędkości a osią rury) na współczynnik przenikania ciepła przyjmuje się zgodnie z dane w tabeli. 3.1, podane w książce problemów: Poprawka na kąt natarcia nadchodzącego strumienia Tabela 3.1. φº ε φ 1,0 1,0 0,99 0,93 0,87 0,76 0,66 W celu przybliżonego obliczenia ε φ proponuje się wzory aproksymujące dane eksperymentalne: według danych według danych 2 1 0,54 cos ; (3.14) grzech. (3.15) Wyznaczenie parametrów: T 0 = T f temperatura płynu z dala od powierzchni wymiany ciepła (poza termiczną warstwą graniczną); R jest zewnętrzną średnicą rury; w 0 d n 0 w max G / f min to maksymalna prędkość przepływu w najwęższym przekroju kanału przy przepływie ograniczonym (rys. 3.1.a) lub prędkości swobodnego przepływu (rys. 3.1.b). 17

18 w max d d H w 0 w max a) b) Rys.3.1. Przepływ poprzeczny wokół pojedynczej rury przy przepływie ograniczonym (a) i nieograniczonym (b) 3.3. Przenikanie ciepła podczas przepływu poprzecznego wokół wiązki rur Średni współczynnik przenikania ciepła α 3 dla trzeciego rzędu wiązki i wszystkich kolejnych rzędów rur w wiązce w kierunku ruchu płynu przy 10 3 Re210 5 według danych wynosi: n 1 3 0,25 Prf w s Nu 3 CRe Pr Pr ( 3.16) gdzie C 0,26 i n 0,65 przy rzędowym ułożeniu rur w wiązce (rys. 3.2.a); C 0,41 i n 0,60 z naprzemiennym układem rurek w wiązce (rys. 3.2.b). Uwagi. 1. Poprawkę ε φ uwzględniającą wpływ kąta natarcia nadchodzącego przepływu (kąt natarcia, kąt między wektorem prędkości a osią rury) na współczynnik przenikania ciepła oblicza się ze wzoru (3.14 ) lub wzorem (3.15). Dokładniejsze wartości poprawki ε φ dla wiązki rur w zależności od kąta natarcia φ podano w tabeli. 3.2, podane w książce zadań. Tabela 3.2. Poprawka na kąt natarcia nadchodzącego przepływu w wiązce rur φº ε φ 1,0 1,0 0,98 0,94 0,88 0,78 0,67 0,52 0,42 18

19 2. Poprawkę ε s uwzględniającą względne położenie rur w wiązce oblicza się ze wzorów: dla głębokich rzędów rur w wiązce rzędowej d 0,15; (3.17) s S 2 dla głębokich rzędów przestawnych rurek s S S 1 6 jeśli S 1 /S 2 2, (3.18) 1 2 s = 1,12 jeśli S 1 /S 2 2; (3.19) gdzie S jest poprzecznym skokiem rur w wiązce; S 2 to podziałka wzdłużna rur w wiązce. Wyznaczenie parametrów: 0 T 0,5 Tf,in Tf,out T średnia temperatura płynu w wiązce; f R 0 d n zewnętrzna średnica rury; w 0 w max G / f min maksymalna prędkość przepływu w najwęższym przekroju wiązki odpowiednio w belce liniowej i szachowej jest równa: belce liniowej 2 0,93; (3.21) wiązka szachownica 2 0, 7 3, (3.22) gdzie 3 jest współczynnikiem przenikania ciepła dla rur trzeciego rzędu wiązki Średni współczynnik przenikania ciepła dla całej wiązki przy opływie cieczy lub gazu (Re= ) w zależności od liczby rzędów w kierunku ruchu płynu (n3 ) wynosi: 1 2 n n 2, (3.23) gdzie n 2 to liczba rzędów rur w kierunku ruchu płynu (cieczy lub gazu). 19

20 T f, w d ​​T f, na zewnątrz w s 1 w s 2 a) T f, w d ​​T f, na zewnątrz w w s 1 s 2 b) Rys.3.2. Parametry geometryczne belek szachowych (a) i rzędowych (b). 4. Konwekcyjne przenoszenie ciepła podczas zmiany stanu skupienia substancji W zależności od stanu fazowego płynu rozróżnia się konwekcyjne przenoszenie ciepła w jednofazowym ośrodku oraz konwekcyjne przenoszenie ciepła podczas przemian fazowych, które obejmują przenoszenie ciepła podczas kondensacji (przemiana pary w ciecz) oraz przenoszenie ciepła podczas wrzenia (przemiana cieczy w parę) . 20

21 4.1. Przenikanie ciepła podczas filmowej kondensacji par Średni współczynnik przenikania ciepła podczas filmowej kondensacji par na powierzchni pionowej oblicza się ze wzoru Nusselta: r utajone ciepło parowania, J/kg; pl współczynnik przewodności cieplnej folii - dynamiczny współczynnik lepkości kondensatu, W/(m·K); pl kondensatu, Pa s; pl gęstość folii, kg/m 3 ; T n temperatura nasycenia przy danym ciśnieniu; T w temperatura ściany; H to wysokość pionowej powierzchni. Wyznaczanie parametrów: T temperatura nasycenia przy danym ciśnieniu; 0 T n R 0 H wysokość płyty pionowej lub wysokość rury Średni współczynnik przenikania ciepła dla kondensacji folii na powierzchni pochyłej oblicza się ze wzoru: kąt pomiędzy kierunkiem grawitacji a osią skierowaną wzdłuż powierzchni wymiany ciepła Średni współczynnik przenikania ciepła dla kondensacji folii na rurze poziomej z przepływem laminarnym folii kondensatu oblicza się ze wzoru Nusselta: 9,8 m/s 2 swobodny spadek przyśpieszenie; r utajone ciepło parowania, J/kg; pl folia przewodząca ciepło - 21

kondensat 22 ki, W/(m·K); pl dynamiczny współczynnik lepkości kondensatu, Pa s; pl gęstość folii, kg/m 3 ; T n temperatura nasycenia przy danym ciśnieniu; T w temperatura ściany; d tr jest zewnętrzną średnicą rury, m. Wzór (4.3) obowiązuje dla reżimu laminarnego przepływu folii, który występuje, gdy warunek jest spełniony: gdzie pl d tr 0,5 pl 20 g, (4.4) pl siła napięcia powierzchniowego folii , N/m; g 9,8 m/s 2 przyspieszenie swobodnego spadania; pl gęstość folii, kg/m 3. Wyznaczenie parametrów: T temperatura nasycenia przy zadanym ciśnieniu; 0 T n R jest zewnętrzną średnicą rury. 0 d tr. wzory 2,3, 8: 2,33 0,5 n 38,7 T p (4,5) 0,7 0,15 n 3,0 q p, (4,6) gdzie p n ciśnienie nasycenia, bar; q gęstość strumienia ciepła, W/m 2. T T w T n przegrzanie cieczy w warstwie przyściennej. 22

23 Wrzenie filmu w dużej objętości Wykorzystując analogię pomiędzy procesami kondensacji i wrzenia filmu, można zastosować następujące wzory do obliczenia współczynnika przejmowania ciepła dla wrzenia filmu: (4,7) p T H wrze w rurze poziomej, gdzie p i p p, 3 gr p l p p 0,728 4, (4,8) p T dtr gęstość, współczynnik przewodzenia ciepła i dynamiczny współczynnik lepkości pary; g gęstość cieczy; r utajone ciepło parowania. Temperaturę nasycenia przy danym ciśnieniu przyjmuje się jako temperaturę determinującą we wzorach (4.7) i (4.8). 23

24 Wykaz głównych oznaczeń współczynnik przenikania ciepła, m 2 /s; c masowa pojemność cieplna, J/(kg·K); d średnica, m; F powierzchnia wymiany ciepła, m 2 ; f powierzchnia przekroju, m 2 ; g przyspieszenie ziemskie, m/s 2 ; przepływ masowy G, kg/s; h wzrost, m; entalpia właściwa, J/kg; obwód P, m; l rozmiar liniowy, m; długość, m; ciśnienie p, Pa; p spadek ciśnienia, Pa; q gęstość strumienia ciepła powierzchniowego, W/m2; q l liniowa gęstość strumienia ciepła, W/m; Q przepływ ciepła, W; r promień, m; utajone ciepło parowania, J/kg; temperatura T, 0 C lub K; prędkość, m/s; współrzędna x, m; stopień suchości parowej; współczynnik przenikania ciepła α, W / (m 2 K); współczynnik rozszerzalności objętościowej, K -1 ; grubość ścianki, m; grubość warstwy granicznej, m; współczynnik przewodzenia ciepła, W/(m·K); dynamiczny współczynnik lepkości, Pa s; kinematyczny współczynnik lepkości, m 2 /s; gęstość, kg/m3; współczynnik napięcia powierzchniowego, N/m. Kryteria podobieństwa (liczby) R Nu 0 Kryterium Nusselta (liczba); 3 g Gr R 0 T 2 0 Kryterium Grashofa; 24

25 s test Pr Prandtla; kryterium Ra Gr Pr Rayleigha; w 0 R 0 w 0 R 0 Re Kryterium Reynoldsa; w 0 R 0 Pe Re Pr Kryterium Pekleta. a Indeksy w ścianie; f płynne medium płynne (ciecz lub gaz); cr krytyczny; ekwiwalent ekwiwalentu; g hydrauliczny; wycieczka jest burzliwa; laminarny laminarny; znak uśredniania; 0 oznacza parametr definiujący; wejście wejściowe; wyjście wyjście. Definiowanie (charakterystycznych) wartości R 0 określanie (charakterystycznego) rozmiaru, m; T 0 określająca (charakterystyczną) temperaturę, 0 С; w 0 określenie prędkości (charakterystycznej), m/s; T 0 określająca (charakterystyczną) różnicę temperatur, 0 C (K); 25

26 Załącznik Tabela 1. Właściwości fizyczne suchego powietrza (B=1, Pa) T, 0 C, c p, kg/m 3 kJ/(kg K). 10 2, W/(m·K). 10 6, Pac. 10 6, m 2 /s a 10 6 m 2 /s 0,2 16,7 9,23 10,04 10,80 12,79 12,43 14,6 15,2 15,7 16,2 16,7 0,728 0,728 0,723 0,716 0,293 1,247 1,205 1,165 1,128 1,005 1,05 1,05 1,00 0,44 2,51 2,59 2,67 2,76 17,2 17,6 18,1 18,6 19,1 13,28 14,16 15,06 16,00 16,96 17,2 17,6 18,1 18,6 19,1 0,707 0,705 0,703 0,701 0,093 1,060 1,029 1,000 0,972 1,005 1,005 1,009 1,009 1,009 2,83 2,90 2,96 3,05 3,10 19 21,5 17,95 18,97 20,02 21,09 22,10 19,6 20,1 20,6 21,1 21,5 0,6940,6 0,8 1,009 1,013 1,017 1,022 3,21 3,21 3,21 3,34 3,49 3,64 3,78 21,9 22,8 23,7 24,5 25,3 23,13 25,45 27,80 30,09 32,49 21,9 22,8 23,7 24,5 25,3 0,688 0,686 0,684 0,682 0,746 0,674 0,615 0,566 0,524 1,026 1,038 1,047 1,059 4,60 4,91 3,93 4,85 4,85 40,61 48,33 55,46 63,09 26,0 27,4 29,7 31,4 33,0 0,680 0,677 0,674 0,676 0,456 0,404 0,362 0,329 0,3 01 1,093 1,114 1,135 1,156 1,172 5,74 6,22 6,71 7,18 7,63 36,2 39,1 41,8 44,3 46,7 79,38 96,89 115,4 134,8 155, 1 36,2 39,1 41,8 44,3 46,7 0,687 0,699 0,706 0,713 0,277 0,257 0,239 1,185 1,197 1,210 8,07 8,50 9,15 49,0 51,2 53,5 47,1 199,3 53,7 0,719 0,722 0,724 26

27 Tabela 2. Parametry fizyczne dwutlenku węgla CO 2 (B= Pa) T, 0 С, c p, kg/m 3 kJ/(kgk) 10 2, W/(mK) 10 6, 10 6, Ns/m 2 m 2 /s a10 6 m 2 /s Pr , 10 6, Ns/m 2 m 2 /s a10 6 m 2 /s Pr 2, W/(mK) 10 6, 10 6, Ns/m 2 m 2 / s a10 6 m 2 /s Pr

28 Tabela 5. Właściwości fizyczne metanu CH 4 (B= Pa) T, 0 C, c p, kg/m 3 kJ/(kg K) 10 3, W/(m K) 10 6, Pa s 10 6, m 2 /s a10 6 m 2 /c Pr 10 6, Pa s 10 6, m 2 /s a10 6 m 2 /s Pr ) 10 3, W/(m K) 10 6, Pa s 10 6, m 2 / s a10 6 m 2 /s Pr

29 Tabela 8. Właściwości fizyczne wody na linii nasycenia T, p 10-5, s, p, a C Pa kg/m 3 kJ/ W/ ,. 10 6, m (kg·K) (m·K) 2 /s Pa. cm2 / s. 10 4,. 10 4, K -1 N/m Pr .013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,013 1,43 999,9 999,7 998,2 995,7 992,2 988,1 983,2 ,8 965,3 958,4 951,0 4,212 4,191 4,183 4,174 4,174 4,174 4,179 4,187 4,195 4,208 4,223 55,1 57,4 59,9 61,8 63,5 64,6 65 68,0 68,3 68,5 13,1 13,7 14,3 14,9 15,3 15,7 16,0 16,3 16,6 16,8 16,9 17,5 653,3 549, 4 469,9 406,1 355,1 314,9 282,5 259,0 1,789 1,306 1,006 0,805 0,659 0,556 0,478 0,415 0,365 0,326 0,295 0,272-0,63 +0,7 1,82 3 49 5,70 6,32 6,95 7,52 8,08 756,4 741,6 726,9 712,2 696,5 676,9 662,2 643,5 625,9 607,2 588,6 569,0 13,67 9,52 7,02 5,42 4,31 3,54 2,93 2,55 2,21 1,95 1,75 1,98 2,7 3,61 4,76 6,18 7,92 10,03 12,55 15,55 19,08 23,20 27,986,9 943,0 906,0 887,3 887,3 926,1 926,1 0 852,8 840,3 823,3 4,250 4,266 4,287 4,313 4,346 4,380 4,417 4,459 4,505 4,555 4,614 4,681 68,6 68,6 68,5 68,4 68,3 67,6 67,6 0,5 64,5 63,7 17,1 17,2 17,2 17,3 17,3 17,2 17,1 17,0 16,9 16,6 16,4 237,4 217,8 201,1 186,4 173,6 162,8 153,0 144,2 136,4 130,5 124,6 119,7 0,252 0,233 0,217 0,203 0,191 0,181 0,173 0,165 0,1958 0,153 0,148 0,148 72 10,3 10,7 11,3 11,9 12,6 13,3 14,1 14,8 15,9 548,4 528,8 507,2 486,6 466,0 443,4 422,8 400 0,2 376,7 354,1 331,6 310,0 1,74 1,36 1,26 1,26 1,10 1,05 1,00 0,96 0,93 0,91 0,89 0,48 39,78 46,94 55,05 64,19 74,45 85,92 98,70 112,9 128,65 146,08 165,37 186,74 210,53 813,6 799,0 784,0 767, 9 750,7 732,3 512,5 691,1 667,1 640,2 610,1 574,4 528,0 45440,5 5,4485 5,0 40,321 62,8 61 61, 8 60,5 59,0 57,4 55,8 54,0 52,3 50,6 48,4 45,7 43,0 39,5 33,7 16,2 15,9 15,6 15,1 14,6 13,9 13,2 12,5 11,5 10,4 9,17 7,88 5,36 1,86 114,8 109,9 105,9 102,0 98,1 94,2 91,2 88,3 85,3 81,4 77,5 72,6 66,7 56,9 0,141 0,137 0,135 0,133 0,131 0,129 0,128 0,128 0,128 0,127 0,127 0,126 0,126 0,126 16,19 18 26,2 29,2 32,9 38,2 43,3 53,4 66,5 261,9 237,4 217,4 191,3 168,7 144,2 120,7 98,10 76,71 56, 70 38,1 6 20,21 4,709 0,87 0,86 0,87 0,88 0,90 0,93 0,97 1,03 1,11 1,22 1,39 1,60 2,35 6,79 29

30 30 Tablica 9. Właściwości fizyczne pary wodnej w stanie nasycenia T, 0 C p 10-5, Pa, kg/m 3 r, kJ/kg c p, kJ/ (kg K) 10 2, W/(m K) 10 6, Pa s 10 6, m 2 /s Pr 0,0061 0,0123 0,0234 0,0424 0,0738 0,1233 0,1992 0,3116 0,4736 0,7011 1,013 1,43 1,98 2 ,7 3,61 4,76 6,18 7,92 10,03 12,55 15,55 19,08 23,20 27,98 33,48 39,78 46,94 55,05, 64,9,19,9865,146, 165,37 186,74 210,53 0,1302 0,1981 0,2932 0,4232 0,598 0,826 1,121 1,496 1,966 2,547 3,258 4,122 5,157 6,394 7,862 9,588 11, 62 13,99 16,76 19,98 23,72 28,09 33,19 39,15 46,21 54,58 64,72 77,10 1978 92,03 214 214 2015 1900,5 1857,8 1813,0 1765,6 1715,8 1661,4 1604,9 1542,9 1476,3 1404,3 1325,2 1238,1 1139,7 1027,1 893,1 719,7 438,4 1861 1869 1877 1885 1895 1907 1923 1.942 1.967 1.997 2.135 22.357 295 292 2 583 2 709 2 856 3 023 3 199 3 408 3 634 3 881 4 158 4,468 4,815 5,234 5,694 6,280 7,118 8,206 9,881 12,35 16,24 23,03 56,52 1 697 1 770 1 824 1 883 1 953 2 034 2 122 2 214 2 309 2 407 2 372 2 489 2 593 2 686 2 791 2 884 3 012 3 128 3 268 3 419 3 547 3 722 3 896 4 094 4 291 4 512 4 803 5 304 6 568 5 92 712 973 5 304 6 568 5 9,989 10,270 10,586 10,921 11,272 11,620 11,960 11,97 12,46 12,85 13,24 13,54 13,93 14,32 14,72 15,11 15,60 15,99 16,38 16,87 17,76 18,25 18,84 19,32 19,91 20,60 21,29 21,97 22,86 23,94 25,21 26,58 29,14 33,7 328,98,8,26,47,46 8,39 3,57 2,93 2,44 2,03 1,71 1, 45 1,24 1,06 0,913 0,794 0,688 0,600 0,526 0,461 0,403 0,353 0,310 0,272 0,234 0,202 0,166 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,99 99 1,08 1,09 1,09 1,11 1,12 1,16 1,18 1,21 1,25 1,30 1,36 1,41 1,47 1,54 1,61 1,82 1,90 2,01 2,13 2,29 2,50 2,86 3,35 4,03 5,23 11,10

31 Tablica 10. Właściwości fizyczne oleju MK T, 0 C, c p, kg/m 3 kJ/(kg K), W/(m K) 10 4, Pa s 10 6, m 2 /s 10 4, K - 1 Pr 0 903,0 894,5 887,5 879,0 1,645 1,712 1,758 1,804 1,851 0,1510 0,1485 0,1461 0,1437 0,2 342,0 186,2 8,56 8,64 8,71 8,79 8,5 864,0 856,0 848,2 840,7 1,897 1,943 1,989 2,035 2,081 0,1389 0,1363 0,1340 0,1314 0,4 ​​603,3 399,3 273,7 202,1 110,6 4,0 8,95 9,3 31,3 9,20 9,0 825,0 817,0 809,2 801,6 2,127 2,173 2,219 2,265 2,311 0,1264 0,1240 0,1214 0,1188 0,2 110,4 87,31 70,34 56,90 17,4 13,4 10,7 8,7 7,1 9,37 9,46 9,54 9, 65 9,3 113,5 Tabela 11. Właściwości fizyczne oleju transformatorowego T, 0 C, c p, kg/ m 3 kJ/(kg K), W/(m K) 10 4, Pa s 10 6, m 2 /s 10 4, K -1 Pr .5 886,4 880,3 874,2 868,2 1,549 1,620 1,666 1,729 1,788 0,1123 0,1115 0,1106 0,1008 0,8 335,5 198,2 128,5 89,4 70,5 37,9 22,5 14,7 10,3 6,80 6,85 6,90 6,95 7,1 856,0 850,0 843,9 837,8 1,846 1,905 1,964 2,026 2,085 0,1082 0,1072 0,1064 0,1056 0,3 49,5 38,6 30,8 25,4 7,58 5,78 4,54 3,66 3,03 7 0,05 7,10 7,15 7,20 7,8 71,3 59,3 50,8 825,7 819,6 2,144 2,202 2,261 0,1038 0,1030 0,3 18,1 15,7 2,56 2,20 1,92 7,30 7,35 7,40 43,9 38,8 34,9 31

32 Tablica 12. Właściwości fizyczne oleju MS-20 w zależności od temperatury T, 0 C, c p, kg/m 3 kJ/(kg K), W/(m K) 10 4, Pa s 10 6, m 2 /s 10 4, K -1 Pr ,3 903,6 897,9 892,3 886,6 881,0 875,3 1,951 1,980 2,010 2,043 2,072 2,106 2,135 0,136 0,135 0,135 0,134 0,132 0,14 13 0,35 6,38 6,42 6,6 864,0 858,3 852,7 847,0 2,165 2,198 2,227 2,261 2,290 0,129 0,128 0,127 0,126 0,5 498,3 336,5 234,4 171,7 9 58,4 39,2 27,5 20,3 6,51 6,55 6,60 6,64 6,3 835,7 830,0 824,4 818,7 2,320 2,353 2,382 2,420 2,445 0,124 0,123 0,122 0,121 0,4 101,0 79,76 61,80 53,17 15,7 12,1 9,61 7,5 6,5 6,73 6,77 6,82 6,87 300 T o C P n kPa kg/m 3 W/(mK) h" kJ/kg s p kJ/(kg K) 10 6 m 2 /s Pr .9 1,3 1,8 2,8 4,2 6 , 5 10,2 15,8 24,8 30,9 66,6 90,120 0,1119 0,1117 0,115 0,114 0,112 0,111 0,108 0,108 0,104 0,100 0,099 0,095 0,093 0,091 0,088 0,086 31,2 64,0 96,5 134,5 170,5 170,0 208,2 248,0 288,0 330,0 374,0 418,0 462,0 510,0 556,0 612,0 672,0 715,0 770,0 1,60 1,68 1,73 1,81 1,87 1,94 2,01 2,08 2,14 2,22 2,28 2,34 2,42 2,48 2,53 2,62 2,68 2,6 16,8 8,46 5,17 4,44 2,47 1,77 1,31 1,09 0,914 0,775 0,663 0,569 0,507 0,465 0,406 0,6 53,8 39,7 29,8 22,9 19,9 16,5 15,0 13,1 11,8 10,8 10,1 9,3

33 Tablica 14. Właściwości fizyczne par amoniaku w stanie nasycenia T, 0 C p 10 5, Pa. r, kJ/kg, kg/m,7464 1,2443 1,9788 3,0253 4,2 1358,6 1554,6 1296,5 1262,5 0,645 1,038 1,604 2,390 3,396 10,776 12,133 16,1 1183,2 5 1100,6 4,859 6,694 9,034 12,005 , m2/s 10 4, K -1 0,355 0,304 0,264 0,245 17,28 18,32 19,32 20,25 21,12 1,95 1,77 1,56 1,38 1,396 10,776 12,133 16,7 610,3 595,2 579,5 4,608 4,7 0,518 0,494 0,472 0,449 0,234 0,227 0,222 0,216 22,54 23,86 25,66 33,14 1,31 1,32 1,335 1,33 33

34 Tabela 16. Właściwości fizyczne spalin (B = 1, Pa; p = 0,13; p O = 0,11; CO 2 H 2 p N 2 = 0,76) T, 0 C, kg / m 3 s P, kJ / ( kg K) 10 2, W / (m K) a 10 6, m 2 / s 10 6, Pa s 10 6, m 2 / s 0,257 0,240 1,042 1,068 1,097 1,122 1,151 1,185 1,214 1,239 1,264 1,290 1,306 1,323 1,340 2,28 3,13 4,01 4,84 5,70 6,56 7,42 8,27 9,15 10,0 10,90 11,, 75 12,62 16,9 30,8 48,9 69,9 94,3 121,1 150,9 183,8 219,7 258,0 303,4 345,5 392,4 15,8 20,4 24,5 28,2 31,7 34,8 37,9 40,7 43,4 45,9 48,4 50,7 53,0 12,20 21,54 32,80 45,81 60,38 76,30 93,1 131,8 174,3 197,1 221,0 0,72 0,69 0,67 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60 0,59 0,58 0,57 0,56 34

35 T, C, W / (m K) sr, kJ / (kg K) a 10 6, m 2 /s v 108, m 2 /s Bukhmirov V.V. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła (odniesienie)_v.6 Tabela 17. Właściwości fizyczne rtęci i niektórych stopionych metali Metal Rtęć Hg T pl = -38,9 o C; Tkip=357 około C; r pl \u003d 11,72 kJ / kg; r u=291,8 kJ/kg, kg/m.90 8,95 9,65 10,3 11,7 0,1390 ​​0,1373 0,1373 0,1373 0,1373 4,36 4,89 5,30 5,72 6,64 11,4 9,4 8,6 8,0 7,1 Pr 0,72 1,92 1,62 1,40 1,07 Cyna Sn T pl = 231,9 o C ; Tkip=2270 około C; r pl \u003d 58,2 kJ / kg; r = 3015 kJ/kg bizmutu Bi T pl=271 około C; Tbp = 1477 około C; r pl \u003d 50,2 kJ / kg; r wynosi \u003d 855,4 kJ / kg Lit Li T pl \u003d 179 około C; Tbp = 1317 około C; r pl \u003d 661,5 kJ / kg; r = 19595 kJ/kg Stop 56,5% Bi + 43,5% Pb; Tpl=123,5 około C; T bp=1670 o C,1 33,7 33,1 32,6 13,0 14,4 15,8 17,2 37,2 39,0 41,9 45,3 9,8 10,3 11,4 12,6 14,0 0,255 0,255 0,255 0,255 0,151 0,151 0,151 0,151 4,187 4,187 4,187 4,187 0,146 0,146 0,146 0,146 0,146 19,2 19,9 18,9 18,8 8,61 9,72 10,8 11,9 17,9 17,9 17,9 17, 18,3 20,3 22,3 6,39 6,67 7,50 8,33 9,44 27,0 24,0 20,0 17,3 17,1 14,2 12,2 10,8 111, 0 92,7 81,7 73,4 28,9 24,3 18,7 15,7 13,6 1,41 1,26 1,06 0,92 1,98 1,46 1,13 0,91 6 0,43 5,03 4,04 3,28 4,50 3,64 2,50 1,87 1,44 Stop 25% Na + 75% KT topnienie = -11 o C; T bp=784 o C2 24,5 25,8 27,1 28,4 29,6 30,9 1,143 1,072 1,038 1,005 0,967 0,934 0,900 23,9 27,6 31,0 34,7 39,0 43,6 48,8 60,7 45,2 36,6 30,8 26,7 23,7 21,4 2,51 1,64 1,18 0,89 0,69 0,54 0,44 NaT m = 97,8 około C; Tbp = 883 około C; r pl \u003d 113,26 kJ / kg; r = 4208 kJ/kg; 0,87 0,75 0,63 0,56 0,53 35

36 Literatura 1. Zeszyt zadań z wymiany ciepła i masy / F.F. Cwietkow, R.V. Kerimov, VI Velichko; Wyd. F.F. Cwiekow. M.: Wydawnictwo MPEI, s. 2. Isachenko V.P., Osipov V.A., Sukomel A.S. Wymiana ciepła. - M.: Energoizdat, s. 3. Krasnoshchekov E.A., Sukomel A.S. Tasker transferu ciepła. - M.: Energia, s. 4. mgr Micheev Podstawy wymiany ciepła. - M. - L.: GEI, s. 5. Galin N.M., Kirillov L.P. Wymiana ciepła i masy (w energetyce jądrowej). Moskwa: Energoatomizdat, s. 6. Poradnik termotechniczny / wyd. V.N. Jureniew i P.D. Lebiediew. T M., Energija s. 7. Piece przemysłowe Przewodnik po obliczeniach i projektowaniu / Kazantsev E.I. M., Metalurgia, s. 8. Energetyka przemysłowa i ciepłownictwo: Informator M., Chechetkin A.V. Chłodziwa wysokotemperaturowe. - M., Energia, Warsztaty wymiany ciepła: Proc. dodatek dla uniwersytetów / A.P. Solodov, F.F. Cwiekow, A.W. Eliseev, V.A. Osipowa; Wyd. AP Sołodow. Moskwa: Energoatomizdat, s. 36

37 Spis treści 1. Konwekcyjne przenoszenie ciepła przy swobodnym przepływie czynnika płynnego Przenikanie ciepła przy swobodnej konwekcji w pobliżu pionowych płyt i pionowych rur (wzory kryterialne V.P. Isachenko) Przenikanie ciepła przy swobodnej konwekcji w pobliżu poziomych płyt (wzory kryterialne V.P. Isachenko) Przenikanie ciepła przy swobodnym ruchu medium płynne o niskich liczbach Rayleigha (Ra md 1) Przenikanie ciepła podczas swobodnej konwekcji w pobliżu poziomych cylindrów (rurek) (wzór na kryterium według I.M. Micheevy) Przenikanie ciepła podczas swobodnej konwekcji w pobliżu pionowych płyt, pionowych rur, poziomych płyt, poziomych rur i kul (kryterium formuła M.A. Micheev) Przenikanie ciepła podczas swobodnego ruchu czynnika w ograniczonej przestrzeni 7 2. Konwekcyjne przenoszenie ciepła podczas wymuszonego ruchu czynnika w rurach i kanałach Przenikanie ciepła podczas ruchu płynu w prostych gładkich rurach Przenikanie ciepła podczas przepływu laminarnego medium płynne w rurach (Re 2300 ) Przenikanie ciepła przy turbulentnym p przepływ płynu w rurach (Re 10 4) Wymiana ciepła podczas przejściowego przepływu płynu w rurach (2300< Re < 10 4) Теплоотдача при движении газов в трубах Теплоотдача при движении текучей среды в каналах произвольного поперечного сечения Теплоотдача при турбулентном течении флюида в изогнутых трубах Конвективная теплоотдача при вынужденном внешнем обтекании тел Продольное обтекание пластины и внешней поверхности трубы Теплоотдача при поперечном обтекании 37

38 pojedynczej rury Przenikanie ciepła podczas poprzecznego przepływu wokół wiązki rur Konwekcyjne przenoszenie ciepła podczas zmiany stanu skupienia substancji Przenikanie ciepła podczas kondensacji filmu par Przenikanie ciepła podczas wrzenia cieczy Wrzenie pęcherzyków w dużej objętości Wrzenie filmu w duży tom 23 Wykaz podstawowych oznaczeń 24 Załącznik 26 Piśmiennictwo 36 38

39 OBLICZANIE WSPÓŁCZYNNIKA KONWEKCYJNEGO WYMIANY CIEPŁA (Równania z podstawowymi kryteriami) Wytyczne dotyczące realizacji ćwiczeń praktycznych i laboratoryjnych Opracował: BUKHMIROV Wiaczesław Wiktorowicz Redaktor mgr inż. Licencja miasta Ivanova LR z podpisem do druku. Format / 16. Druk płaski. Stan.druku.l.0.93. Krążenie. Zamówienie. Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny Wydrukowano w Iwanowie, ul. Rabfakowskaja, 34 39


12 czerwca 2017 Wspólny proces konwekcji i przewodzenia ciepła nazywamy konwekcyjnym przenoszeniem ciepła. Konwekcja naturalna jest spowodowana różnicą ciężaru właściwego nierównomiernie nagrzanego medium, przeprowadzonego

Federalna Agencja ds. Edukacji Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny im. V.I. Lenina” Wydział Teoretyczny

FEDERALNA AGENCJA EDUKACYJNA PAŃSTWOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEGO KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO „IWANOWSKI PAŃSTWOWY UNIWERSYTET ENERGETYCZNY NAZWA PO V.I. LENINA Katedra Teoretyki

FEDERALNA PAŃSTWOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEJ KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO „IWANOWSKI PAŃSTWOWY UNIWERSYTET ENERGETYCZNY

PRZEKAZYWANIE CIEPŁA Zarys wykładu: 1. Przenikanie ciepła podczas swobodnego ruchu płynu w dużej objętości. Przenikanie ciepła podczas swobodnego ruchu cieczy w ograniczonej przestrzeni 3. Wymuszony ruch cieczy (gazu).

FEDERALNA AGENCJA EDUKACYJNA PAŃSTWOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEGO KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO „IWANOWSKI PAŃSTWOWY UNIWERSYTET ENERGETYCZNY NAZWA PO V.I. LENINA” Wydział Teologiczny

PODSTAWY TEORII WYMIANY CIEPŁA Wykład 5 Plan wykładu: 1. Ogólne koncepcje teorii konwekcyjnego przekazywania ciepła. Przenikanie ciepła podczas swobodnego przepływu cieczy w dużej objętości 3. Przenikanie ciepła podczas swobodnego przepływu cieczy

Przenoszenie ciepła w laminarnym przepływie płynu w rurach Mechanizm procesu wymiany ciepła w przepływie płynu w prostych gładkich rurach jest złożony. Intensywność wymiany ciepła może się zmieniać w szerokim zakresie

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ Federalna państwowa budżetowa instytucja edukacyjna szkolnictwa wyższego „Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny im. V.I.

Obliczanie wymiennika ciepła

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny

3.5. Praca laboratoryjna: „Badanie współczynnika przejmowania ciepła w wymuszonym przepływie cieczy w rurze kołowej” 3.5.. Wstęp W niniejszej pracy laboratoryjnej rozważa się instalację umożliwiającą

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej NARODOWE BADANIA MOSKWA PAŃSTWOWY UNIWERSYTET BUDOWNICTWA Departament Ciepłownictwo i Zaopatrzenie w Ciepło i Gaz

Przenoszenie ciepła podczas swobodnego przepływu płynu Konwekcyjne przenoszenie ciepła w swobodnym przepływie następuje w wyniku zmiany gęstości płynu w wyniku ogrzewania. Jeśli ciało ma wyższą temperaturę niż otoczenie

PIONOWY RUROWY WYMIENNIK CIEPŁA Spis treści Wstęp. Sformułowanie problemu.. Ilość przekazywanego ciepła.. Współczynnik przenikania ciepła do zewnętrznej powierzchni rury. 3. Współczynnik przenikania ciepła

4.3.4. Praca laboratoryjna 4 Pytanie 1 (5005) Kryterium Nusselta charakteryzuje ... 1). Intensywność konwekcyjnego transferu ciepła Intensywność transferu ciepła z powierzchni ciała stałego do poruszającego się ciała 2). płyn chłodzący

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Opracował: V.V. BUKHMIROV Federalna państwowa budżetowa instytucja edukacyjna szkolnictwa wyższego „Iwanowo State Energy

Bukhmirow W.W. Wykłady na temat TMT grudzień, 8_part_v7 SEKCJA. Teowymiana konwekcyjna w ośrodkach jednofazowych. Podstawowe pojęcia i definicje

Obliczanie wymiennika typu „rura w rurze” Zadanie: Wyznacz powierzchnię grzewczą oraz ilość odcinków wymiennika typu „rura w rurze”. Podgrzana ciecz (woda) przepływa przez wewnętrzną rurę stalową

Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny Wydział Podstaw Teoretycznych Ciepłownictwo TEORETYCZNE PODSTAWY CIEPŁOWNICTWA TRANSFER MASY CIEPŁA Program dyscyplin,

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ KAZAŃSKA PAŃSTWOWA UNIWERSYTET ARCHITEKTURY I BUDOWNICTWA Katedra Energetyki Cieplnej

Federalna Agencja ds. Edukacji Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny im. V.I. Lenina” Zakład Teoretyczny

Przenoszenie ciepła podczas mycia poprzecznego pojedynczej rury Proces wymiany ciepła w poprzecznym przepływie cieczy myjącej pojedynczą rurę okrągłą charakteryzuje się szeregiem cech. Płynne, nieprzerwane mycie

Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej Moskiewski Państwowy Uniwersytet Techniczny Łomonosowa N.E. Bauman wiceprezes Usachev, wiceprezes Grigoriev, V.G. Kostikov Eksperymentalne określenie prawa wymiany ciepła

PODSTAWOWE KONCEPCJE PROCESU KONDENSACJI Jeżeli para zetknie się ze ścianą, której temperatura jest niższa od temperatury nasycenia, wówczas para skrapla się i kondensat osiada na ścianie. Jednocześnie wyróżniają

Kalkulator wymienników ciepła. Kalkulator wymiennika ciepła jest przeznaczony do wprowadzania parametrów ogrzewania i podgrzewanych chłodziw w trybie paszportowym, a także do wprowadzania charakterystyk geometrycznych

FEDERALNA AGENCJA EDUKACYJNA PAŃSTWOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA WYŻSZEGO KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO „IWANOWSKI PAŃSTWOWY UNIWERSYTET ENERGETYCZNY NAZWA PO V.I. LENINA Katedra Teoretyki

Program został opracowany na podstawie federalnego standardu edukacyjnego szkolnictwa wyższego (poziom wyszkolenia wysoko wykwalifikowanego personelu) w kierunku szkolenia 13.06.01 Elektryczne i

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny

FEDERALNA AGENCJA KSZTAŁCENIA SEI HPE „Iwanowski Państwowy Uniwersytet Energetyczny im. V.I. Lenina” Katedra Podstaw Teoretycznych Techniki Cieplnej Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła podczas kondensacji

Wykład 16 Płynny, nierozdzielny przepływ wokół cylindra (rys., a)

Moskiewski Państwowy Uniwersytet Techniczny im. NE Bauman Wydział Energetyki Wydział Fizyki Cieplnej VN Afanasiev, NV Kukshinov „HEAT TRANSFER” Elektroniczna publikacja edukacyjna Metodyczna

Obliczanie płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła Informacje ogólne Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła są najszerzej stosowane w produkcji żywności. Wynika to z ich następujących zalet: zwartość, niski

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa „Orenburg State University” Katedra Maszyn i Urządzeń

ISSN 77-98 Praktyki naukowe DonNTU. Wydanie metalurgiczne (77) UDC 6.8.: 6.8-9: 6. S.M. Safiants, Yu.A. Boev, A.S. ANALIZA BEZPIECZEŃSTWA WŁAŚCIWOŚCI WYMIANY CIEPŁA W KOTŁACH PALIWOWYCH O NISKIEJ MOCY

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

Wytwornice pary EJ Temat. Wrzenie ciepła wrzenia SG EJ EJ rok akademicki 2014/2015 1 Podstawowe pytania Klasyfikacja reżimów wrzenia. Wyznaczanie granic obszarów o charakterystycznych warunkach wymiany ciepła. Rekomendacje dla

Achremenkow An. A., Tsirlin A.M. Model matematyczny zanurzalnego chłodzenia cieczy urządzeń obliczeniowych

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ Państwowy Uniwersytet Techniczny w Briańsku ZATWIERDZONY przez Rektora Uniwersytetu O.N. Fedonin 2014 PIECE ODLEWNI OBLICZANIE PARAMETRÓW WYMIANY CIEPŁA

Prace laboratoryjne 10 WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA W KONWEKCJI NATURALNEJ NA PODGRZEWANYM WALCE

UDC 536.4 Gorbunow AD Dr tech. Sci., prof., DSTU WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA WYMIANY CIEPŁA W PRZEPŁYWIE TURBULENTNYM W RURACH I KANAŁACH METODĄ ANALITYCZNĄ Obliczenie analityczne współczynnika przenikania ciepła

UKD 621.783.2:536.25 Pokhilko A.S. student, Narodowa Akademia Metalurgiczna Ukrainy (NMetAU) Rumyantsev V.D. dr hab., NMetAU OBLICZANIE NAGRZEWANIA METALU W PIECU KOMOROWYM Z DOLNYM SERCA W WARUNKACH

Prace laboratoryjne 2 BADANIE NOWOCZESNEGO PŁYTOWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA. PRZEZNACZENIE Urządzenie przeznaczone jest do eksperymentalnego wyznaczania współczynnika przenikania ciepła w lamelarnym wymienniku ciepła 2.

Metoda obliczania stanu temperaturowego głowic elementów techniki rakietowej i kosmicznej podczas ich eksploatacji naziemnej # 09, wrzesień 2014 Kopytov V.S., Puchkov V.M. UDC: 621.396 Rosja, MSTU im.

Dr S. Ya Davydov, Dr N. P. Kosarev, Dr N. G. Valiev, Ph. D. V. N. Koryukov Uralski Uniwersytet Górniczy, Jekaterynburg, Rosja Uralski Uniwersytet Federalny,

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI ROSJI Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Tula State University” Wydział Politechniki „Samochody

Wykład 4 3. Elementy teorii wymiaru 3.1 Twierdzenie P

OBLICZANIE WYMIENNIKA CIEPŁA Celem obliczeń jest uzyskanie praktycznych umiejętności prawidłowego posługiwania się głównymi zależnościami i wzorami przedstawionymi w rozdziałach programu pracy 7 Teoria

Wykład 6 Obliczanie współczynnika przenikania ciepła Obliczanie współczynnika przenikania ciepła dla mediów nie zmieniających stanu skupienia. Do obliczenia współczynników przenikania ciepła 1 oraz w równaniach (8.3) i (8.4) można użyć

Praca laboratoryjna: „Wyznaczenie średniego współczynnika przenikania ciepła dla wymuszonego laminarnego ruchu płynu w rurze okrągłej” 1. Wstęp W niniejszej pracy laboratoryjnej rozważa się instalację, która umożliwia

WNIOSEK W przypadku badanej ściany wymiana ciepła na całej jej powierzchni jest w przybliżeniu taka sama, a gradienty temperatury w sąsiednich obszarach mogą być spowodowane różnymi temperaturami na jej wewnętrznej powierzchni.

OGÓLNE KONCEPCJE PROCESU WRZENIA Wrzenie to proces tworzenia się pary wodnej w objętości cieczy przegrzanej w stosunku do temperatury nasycenia. To początkowe przegrzanie, czyli wzrost temperatury

OBLICZENIA WYMIANY CIEPŁA 2 SPIS TREŚCI WSTĘP... 3 1. PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA... 3 1.1. Informacje ogólne, pojęcia i definicje... 3 1.2. Stacjonarna przewodność cieplna... 5 1.2.1. Przewodzenie ciepła przez mieszkanie

Federalna Agencja ds. Edukacji Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego UNIWERSYTET TECHNOLOGII NISKOTEMPERATUROWYCH I ŻYWNOŚCI W PETERSBURGU

UDC: 621.039.6.536.24 BADANIE EKSPERYMENTALNE WYMIANY CIEPŁA NA DŁUGOŚCI RUR POZIOMYCH Z PRZEPŁYWEM CIEKŁOMETALICZNEGO NOSNIKA CIEPŁA W POPRZECZNYM POLU MAGNETYCZNYM Genin 1, V.G. Żylin 2, Yu.P.