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

часть ребра, зона отрыва — нижнюю, безотрывно омываются толь­ ко боковые поверхности. Застойная зона по форме близка к пирами­ де, толщина и ширина которой максимальны у основания ребра и уменьшаются к вершине. Размеры застойной зоны зависят от разме­ ров ребра, цилиндра и частиц, коэффициентов внешнего и внутрен­ него трения и скорости слоя. Максимальная высота этой зоны (при Ф = 0°) всегда превышает высоту ребра, которое в этом сечении це­ ликом находится в ее пределах. Наличие застойной зоны, где ма­ териал малоподвижен, приводит к ухудшению теплоотдачи в лобо­ вой части ребра. Заметное снижение коэффициентов теплообмена в направлении от вершины к основанию при ср = 0° вызвано увеличе­ нием толщины, и следовательно, термического сопротивления за­

омывается безотрывно, а основание — в ее пределах.

Высокая интенсивность теплообмена и ее незначительное изме­ нение по радиусу на боковых поверхностях обусловлены их безот­ рывным омыванием. В этой области максимум теплоотдачи также наблюдается у вершины ребра, где время контакта слоя с обогревае­ мой поверхностью минимально. В кормовой зоне на теплоотдачу у основания ребра отрицательно влияет отрыв слоя от цилиндра, а теплоотдача у вершины снижается из-за увеличенного времени кон­ такта. Изменения теплоотдачи по периметру несущего цилиндра вы­ званы теми же причинами, что и для гладкого.

Анализ показывает, что увеличение скорости слоя интенсифици­ рует теплообмен по всей поверхности ребра примерно в одинаковой степени. Исключение составляет лобовая часть ребра, где из-за наличия застойной зоны темп изменения коэффициентов теплоотда­ чи несколько ниже.

Уменьшение шага ребер в исследованном диапазоне вызывает ухудшение теплоотдачи по всей поверхности ребра и цилиндра, осо­ бенно в лобовой и кормовой областях, что свидетельствует об уве­ личении размеров зон застоя и отрыва слоя. При этом описанный вы­ ше характер распределения локальных коэффициентов теплоотдачи практически не изменяется.

На основании полученных данных была определена степень ра­ диальной и угловой неравномерности. На рис. V. 12 показано в от­ носительных координатах изменение по радиусу коэффициентов теп­ лоотдачи, усредненных по окружности. Данные, полученные при различных скоростях слоя, ложатся на одну кривую, которая сви­ детельствует о возрастании теплообмена в направлении к вершине ребра и с вероятной ошибкой ± 5 % описывается зависимостью

(V.11)

Таким образом, радиальная неравномерность в исследованном

112

диапазоне не зависит от скорости. При высоте ребра 30 мм отношение средних по окружности коэффициентов теплоотдачи у вершины и у

основания {~j равно приблизительно 1,5. Уменьшение высоты ребер

при прочих равных условиях приведет к снижению радиальной не­ равномерности.

Угловая неравномерность характеризуется рис. V.13, где при­ ведены зависимости коэффициентов теплоотдачи, усредненных по

радиусу, от угла поворота. Немонотонное изменение теплоотдачи с максимумом на боковых поверхностях обусловлено описанным выше характером изменения локальных величин. Отношение максималь­ ного коэффициента теплоотдачи (при ф = 90°) к минимальному (при Ф = 0°) составляет 1,44. Скорость слоя не оказывает заметного влия­ ния на угловую неравномерность.

Полученные данные позволили сопоставить теплоотдачу элемен­

=11 мм/сек эти значения возрастают до 26 и 33% соответственно.

Средневзвешенный коэффициент теплоотдачи ребристого цилинд­ ра ниже, чем неоребренного. Следовательно, оребрение с такими геометрическими характеристиками (h = 30 мм) не обеспечивает интенсификации теплообмена в истинном смысле.

Цилиндры со срезанными поперечными ребрами

правлении движения слоя) и по высоте его (от вершины к основанию). Эти изменения обусловлены соответственно процессом тепловой ста­

Xбезотрывному. В связи с этим неравно­ мерность незначительно возрастает с по­

линдр. Д л я ребер высотой h = 4 0 мм это различие составляет 57%, при уменьшении высоты ребра оно будет меньшим. Теплоотдача не­ сущего цилиндра в пределах точности эксперимента совпадает с дан­ ными для неоребренного цилиндра: это еще раз свидетельствует о том, что срезанные ребра не оказывают влияния на обтекание и теп­ лообмен основания. Средняя теплоотдача элементов цилиндра также практически не зависит от шага ребер.

Средневзвешенный коэффициент теплоотдачи оребренного ци­ линдра выше, чем гладкого, т. е. срезанные ребра не только увеличи­ вают поверхность, но и интенсифицируют теплообмен.

114