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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.06.2024

Просмотров: 161

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

N u = / ( P e ,

Ъ' У'

 

(V. 5)

Дальнейший

анализ частных

зависимостей и обобщение данных

выполнялись раздельно для каждого из видов оребрения.

Д л я п р я м ы х

п р о д о л ь н ы х

ребер обнаруженное влия­

ние относительной высоты ребер, изменявшейся

от 0,18 до 0,9, ле­

жит в пределах погрешности опытных

данных

и может не учиты-

Nu

о-І

х - 4

' - 7

 

 

20

у-2

ь-5

л-8

 

 

W

« - J

ѵ-6

+ -S

 

 

 

 

 

O U ri

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

50

100

200

400

600

1000 PB

Р и с . V . 3. О б о б щ е н н а я з а в и с и м о с т ь д л я т е п л о о б м е н а

плотного слоя с продольно оребрениыми

ц и л и н д р а м и :

0=57.5 мм;

/ — Л = І0;

2 — /і = 20;

3 — Л=30

мм;

0 = 48,2 мм:

4 — /і = 10; 5 — /і = 20; 6 — Л = 30

мм; D=33.5

7 — Л=10;

 

S _

Л = 20; 9 — Л=30 jiMi.

 

 

ваться. Обобщенная зависимость, описывающая теплообмен слоя с продольно оребренными цилиндрами (рис. Ѵ.З), имеет вид

 

Nu

= 1,14 Ре 0,38

 

 

 

 

 

(V. 6)

Д л я

к о л ь ц е в ы х

п о п е р е ч н ы х

ребер

на

рис. V.4

приведены частные зависимости N u = / X

j

и Nu=f2(^-j

(крите-

терий Пекле принят в качестве параметра). Их характер

вытекает

из описанного выше влияния шага, высоты ребер

и диаметра осно­

вания. Из рис. V.4 видно, что показатели

степени

при симплексах

и

практически не зависят от величины критерия

Пекле и оп-

 

 

 

 

Іг\

 

 

I h

\o.72

ределенные из частных

зависимостей N u = / 1

^ j

и Nu у D

J . =

— ïa{j))

( Р и с - V-4,e) оказались равными соответственно 0,72 и 0,36.

Теплоотдача цилиндров с кольцевым оребрением описывается кри­ териальным уравнением (рис. V.5)

Nu = 1,38 Ре 8(тГ72(Й°

(V. 7)

100

Д л я с р е з а н н ы х ребер независимость интенсивности тепло­ обмена от относительного шага ребер иллюстрируется рис. V.6. Приведенные здесь данные, полученные на различных цилиндрах

 

 

 

OA

 

Oß

Oß h/D

 

 

 

 

 

Nu

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

•—m

 

 

 

 

 

7

 

о^

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

•

 

 

 

 

 

 

0.2

 

OA

Oß

Oß

1,2 S/B

 

 

 

 

Р и с . V . 4.

З а в и с и м о с т и

критерия

N u от геометрических

х а р а к т е р и с т и к :

а — от

относительной

высоты

ребер

s

 

 

 

шага

( п р и - r . = idem); б — от относительного

ребер

 

/і

 

 

 

 

 

и

/ — Ре=700:

/ / — Р е = 1 0 0 :

(при -T^—idem);

 

в — обобщенная зависимость:

; — £ = 3 3 , 5

мм; 5= 12

мм,

Л=10 мм;

£>=33,5 мм, 5=22

мм; 2 — h=\0;

S — Л=>20;

4 — Л=30 мм; /3=54,2 мм, s=22

мм; 5 — Л= 10; fi— /і=20;

7 — Л = 30

мм;

0 = 42,2

мм,

 

 

 

s - 22

мм; S — /i=10; 9 — Л = 20; 10 — /і = 30 мм.

 

 

 

 

400

ш ш

ігооре

 

Р и с . V. 5. О б о б щ е н н а я з а в и с и м о с т ь по теплообмену

плот­

 

ного слоя с

ц и л и н д р а м и с кольцевым

оребрением

(усл.

 

 

обозн . см. рис. V . 4) .

 

 

 

при 0,36< - ^ - < 1,55,

ложатся практически

на одну

прямую

(раз­

брос точек не превышает±4 — 7%) . Из рис. Ѵ.6 можно сделать

так­

ж е некоторые выводы о влиянии относительной высоты ребер. Срав-

101

нение показывает, что с ростом высоты ребер теплоотдача несколь­ ко улучшается (линии / и / / ) , так как обтекание ребер носит более благоприятный характер, чем несущего цилиндра. Однако приве­ денных данных недостаточно для надежного учета фактора-^- в об­ общенной зависимости. В связи с этим для срезанных ребер предва­

 

 

 

Р и с . V . 6. О б о б щ е н н а я з а в и с и м о с т ь

 

 

 

по теплообмену

слоя

с

цилиндрами

 

 

 

со срезанными ребрами

(D = 33,5 мм):

 

 

 

1 — s=-52; 2 — s=32; 3—5=22;

4 — 5=12 мм;

 

ри?

800 Ре

/ — Л=30;

/ / — Л = 40

мм.

 

 

 

 

 

рительно рекомендованы частные

формулы

 

 

 

 

NÛ =

cPeû '2 6 ,

 

 

(V. 8)

h

 

h

1,2 с = 4,0.

 

 

 

где при -g- = 0,9 с

=3,7 ; при =

 

 

 

Критериальныг уравнения (V.6)—(V.8), описывающие теплооб­ мен плотного слоя с поперечно омываемыми оребренными поверх­ ностями, с вероятной ошибкой ± ( 7 , 5 — 8 ) % справедливы в следующих

пределах:

60 <

Ре < 1500; 0 ,

1 8 < - j j < 0,9; 0,36 < -75- < 1,55;

6 7 < - j <

114;

2 0 < ^ ü < 1 0 0 .

 

Пучки ребристых цилиндров

Д л я пучков оребренных цилиндров изучались: а) характер из­ менения теплоотдачи по рядам; б) влияние относительных продоль­ ных и поперечных шагов труб на теплоотдачу. Использовалось оребрение, по геометрическим характеристикам близкое к оптималь­ ному. Пучки составляли из цилиндров диаметром D = 33,5 мм с кольцевыми ребрами высотой h = 15 мм и шагом s = 22 мм.

Д л я плотного слоя целесообразно шахматное расположение труб в пучке, так как при этом улучшается перемешивание, обеспечи­ вается интенсификация теплообмена и более равномерный прогрев (охлаждение) материала. Были исследованы восемь шахматных пуч­ ков. Каждый пучок собран из четырех горизонтальных рядов по три цилиндра в каждом. В опытах применен метод локального теп­ лового моделирования. Данный обрабатывали в относительных ве­ личинах: теплоотдача отдельных рядов и всего пучка в целом отно-

102

силась к теплоотдаче одиночного цилинрда таких же размеров и при той же скорости слоя.

Теплоотдача первого ряда, незначительно отличающаяся от данных для одиночного цилиндра, несколько ( ~ н а 20%) выше, чем последующих рядов вследствие разрыхления слоя. Это согласуется с выводами С. В. Донскова для гладкотрубных пучков [58]. Начиная со второго ряда, теплоотдача практически стабилизируется. Следу­ ет отметить, что возможное падение теплоотдачи по рядам труб из-

за

некоторого прогрева материала в нашем

случае несущественно,

так

как изменение температуры слоя

было

незначительным.

 

С уменьшением продольного шага -р

теплоотдача несколько ухуд­

шается в связи с дополнительным разрыхлением материала. Однако эти изменения незначительны и лежат в пределах погрешности экс-

периментальных данных. Влияние поперечного шага ~р~ в исследо­ ванном интервале его изменения не обнаружено. В .связи с этим

 

 

 

 

Si

теплоотдачу шахматного

оребренного

пучка труб при 2,2 < -р ==

S2

< 3,0 можно рассчитывать по

критериальному

уравнению

= ~р

(V.7) для одиночного цилиндра с введением постоянного

поправоч­

ного

коэффициента 0,85,

хотя в общем случае он зависит

от геомет­

рии

пучка.

 

 

 

V . 3. ЛОКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

При изучении локального теплообмена с развитыми поверхнос­ тями применяются различные методы. В [35, 202] локальные коэф­ фициенты теплоотдачи определяли из уравнения теплопроводности по значениям локальных температур ребра. Недостатком этого ме­ тода является необходимость измерения температур во многих точ­ ках поверхности, что сопряжено с техническими трудностями и погрешностями, обусловленными искажением температурного поля вследствие заделки термопар в ребро. В [237] для определения а использовали специальные малогабаритные датчики теплового по­ тока, вмонтированные в необогреваемое ребро. При этом условия формирования температурного поля потока отличаются от реальных (когда обогревается все ребро), кроме того, при монтаже датчиков не удается избежать утечек тепла. В [173, 233, 254] исследования проводили при постоянной температуре поверхности ребра, созда­ ваемой путем конденсации пара в его внутренней полости. При такой методике возникают трудности в измерении количества пара, сконденсировавшегося на отдельных участках. В [235] применялся метод аналогии между тепло- и массообменом, причем локальные ко­ личества прореагировавшего вещества, по которым подсчитывали

103

Смотрите также файлы