Файл: Календерьян В.А. Теплоотдача плотного движущегося слоя и методы ее интенсификации.pdf

практически одинаков (п « 0,23), в области 90° < ф < 165° он становится меньше (п » 0,13), а в кормовой точке ф = 180° снова возрастает (я » 0,30). Описанные выше закономерности позволяют судить о характере омывания сферы. Можно полагать, что ее верхняя половина омывается безотрывно, застойная зона в лобовой части от­ сутствует; в нижней части наблюдается отрыв слоя (судя по

\90°

Р и с . IV . 11. Р а с п р е д е л е н и е к о э ф ф и ц и е н т о в теп­

часть поверхности (около 50%) весьма неэффективна в тепловом от­ ношении.

Отношение средних коэффициентов теплоотдачи верхней и ниж­ ней половин цилиндра составляет ~ 3 , 3 . Степень неравномерности распределения коэффициентов теплообмена по поверхности сферы

несколько уменьшается с ростом скорости — в исследован­

'мин

ном диапазоне от 5,5 до 4,15. Благодаря отсутствию застойной зоны распределение теплоотдачи по сфере заметно отличается от описан­ ного выше для цилиндра. Эти выводы справедливы при значениях

близких к опытным. При изменении этого симплекса изменяется соотношение между областями безотрывного и отрывного омывания.

Д л я мелких частиц / высоких — і возможно появление застойных зон

в лобовой части.

90

Зависимость, описывающая средний теплообмен слоя со сферой при 173 < Ре < 2350 и указанных выше геометрических характе­ ристиках, имеет вид

Экспериментальные данные были сопоставлены с результатами расчета процесса нестационарной теплопроводности неограничен­ ного массива с шаровой полостью. Расчет выполняли по прибли­ женной методике [34]. Сравнение экспериментальных и расчетных данных позволяет судить о влиянии на теплоотдачу фактора движе­ ния, характера омывания шара слоем. Это влияние приводит к более медленному падению интенсивности теплообмена с ростом критерия Фурье вследствие перемешивания частиц у поверхности. Значитель­ ные количественные и качественные расхождения с расчетным урав­ нением говорят о том, что процесс конвективного теплообмена слоя со сферой нельзя рассматривать как процесс прогрева (охлаждения) неограниченного массива с шаровой полостью.

IV. 4. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ

Приведенные выше данные для тел различной конфигурации позволяют проанализировать влияние формы, размеров и характера

но омываемых цилиндров (IV.2), (IV.3) и сферы (IV.6). При продоль­

продольного (безотрывное движение) и поперечного (образование зон застоя и отрыва слоя) омывания, которые были достаточно подроб­ но проанализированы в соответствующих главах. Выше показано, что обтекание наклонных цилиндров носит смешанный характер.

91

Соотношение между теплоотдачей пластины и горизонтального цилиндра определяется уравнением

(Ч>=зо°)

92

Д л я смесей Л 2 = 15; щ = 0,83, для фракций Л 2 = 90; т2 =

=1,2. Предельное значение относительной длины падает с уменьше-

' " * пред

Выражение (IV.9) отличается от приведенного в [45], которое получено на основании данных [130], неверно отражающих влияние

D

симплекса -г.

а

Сравним данные для сферы и горизонтального цилиндра. Как

D

видно из рис. IV . 12, при — = 1 0 теплоотдача сферы значительно вы-

d

ше, чем цилиндра. Это объясняется тем, что условия для образова­ ния и устойчивого существования застойной зоны на поверхности

D

сферы менее благоприятны, чем на цилиндре. При — = » 1 0 застой-

d

ная зона на сфере отсутствует, что приводит к заметной интенсифи­ кации теплообмена в лобовой части. Сравнение в других условиях не может быть выполнено из-за отсутствия данных для сферы.

Несомненный интерес представляют данные для профильных удобообтекаемых поверхностей. Такие данны:, полученные в [131], свидетельствуют о том, что замена круглого профиля трубы чечевицеобразным приводит к интенсификации теплообмена примерно в

D

2,5 раза при неизменном характере зависимости от Ре и — . Видимо,

d

этот вывод носит частный характер. Как показано выше (IV.7), степень интенсификации теплообмена при переходе от круглого ци­ линдра к идеально обтекаемой поверхности — пластине (при L = D)

D

зависит от Ре и — .

d

Приведенные данные позволяют сделать обоснованный выбор компоновки и размеров поверхности нагрева для теплообменников.

получены при изменении геометрических характеристик пучков в узком диапазоне (в [58] изучались два шахматных и два коридорных пучка, в [130]— один шахматный). При этом в [58] обнаружено влия­ ние на теплообмен относительных шагов и номера ряда в пучке, а согласно [1301 теплообмен в пучках не отличается от данных для одиночного цилиндра. Обобщенные зависимости, учитывающие

93