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

дики был произведен ряд измерений при равномерном распределении теплоотдачи по поверхности ребра. Экспериментальные данные для этих случаев согласуются с расчетными с точностью ± 1 %, что можно считать вполне удовлетворительным.

На рис. V.17 показаны полученные на электрической модели кривые изменения избыточной температуры по радиусу при mh =

=1,1 (комплекс mh подсчитывали по средневзвешенному коэф-

фициенту теплоотдачи при распределении коэффициентов теплоот­ дачи согласно рис. V.11). Дл я сравнения там же нанесена кривая, соответствующая равномерному распределению при значении mh =

эффективности, подсчитанный по измеренным температурам по (V.16). Эти различия возрастают с ростом mh.

Таким образом, экспериментально подтвержден сделанный в [20, 146, 241] теоретический вывод о том, что неравномерное распреде­ ление теплоотдачи по высоте ребра с возрастанием от основания к вершине приводит к снижению коэффициента эффективности по сравнению со случаем а р = const при прочих равных условиях. Экспериментальные данные по коэффициенту эффективности, полу­ ченные при неравномерном распределении теплоотдачи, позволили определить поправку, учитывающую влияние неравномерности. За­ висимость опытной поправки от комплекса mh показана на рис. V.18 (линия / ) : с его увеличением поправка все больше отличается от единицы.

Незначительное влияние угловой неравномерности на темпера­ турное поле (рис. V.17) позволяет сделать допущение о том,' что с

120

достаточной степенью точности ею можно пренебречь и учитывать только радиальную неравномерность. В этом случае возможно ана-

литическое решение задачи, которая становится одномерной ( - ^ =

= 0). Исходя из этого, коэффициенты теплоотдачи были усреднены по окружности, после чего отыскивалась их зависимость от радиуса.

уравнение справедливо для ребер различной высоты, так как ка­ чественный характер их омывания слоем не изменяется.

где

г.

\ Л, I

Значения £ т можно получить из уравнения (V.17) при р = 0 (р—показатель степени в уравнении типа (Ѵ.11)),т. е. при А = = В = M = 1, либо по упрощенной формуле Е. Шмидта [252]

th m

m ( г , - ^ ( 1 + 0 , 8 ^

По приведенным зависимостям были найдены поправки с исполь­ зованием экспериментального уравнения (V. 11) при различных зна­ чениях nui. Полученные результаты приведены на рис. V . 18 (ли­

ния / / ) . Сравнение расчетной и опытной поправок показывает, что

а..

при степени радиальной неравномерности— = 1,5 в области прак-

а о

тически используемых значений mh < 1 различие между ними не превышает 2—3% (относительных). Это подтверждает справедли­ вость высказанного предположения о незначительном влиянии уг­ ловой неравномерности. Таким образом, для расчета эффективности

121

кольцевых ребер, омываемых слоем, можно рекомендовать зави­ симость (V.17), обеспечивающую достаточную для практических це­ лей точность.

С целью упрощения инженерных расчетов для поправки предло­ жена интерполяционная формула, полученная на основании зави­

60 < Ре < 1200; 0,2 < і . < 1,5; -^- = 67; - ^ ^ - р > 20.

Выводы о незначительном влиянии угловой неравномерности и возможности расчета коэффициента эффективности ребер с учетом только радиальной неравномерности носят общий характер и могут быть использованы при расчетах кольцевого оребрения и в газовом (воздушном) потоке.

Срезанные поперечные ребра

Ниже приведены отсутствующие в литературе решения для рас­ чета температурного поля и коэффициента эффективности срезанных ребер. Так как данные по локальной теплоотдаче свидетельствуют о ее незначительной неравномерности и при этом П -»- 1 (см. анализ для прямых ребер), целесообразно привести решение только для случая Op = const.

ра неизменны; 3) изменение температуры по толщине ребра пренеб­ режимо мало; 4) толщина ребра постоянна; 5) коэффициенты тепло­ отдачи на боковых поверхностях (оср) и гранях (аь ) постоянны (в общем случае ар Ф а ь ) ; 6) влияние кривизны у основания ребра не учитывается, т. е. рассматривается двумерная плоская задача.

Дифференциальное уравнение стационарной теплопроводности, полученное из уравнения теплового баланса элемента ребра, имеет вид

где ftp = tp — t — текущая избыточная температура ребра; комп-

122

у вершины у = h : ( - ^ - J f t = 0;

а р = const; t = const.

Задача решалась методом разделения переменных; общее решение имеет вид

Д л я анализа влияния определяющих величин на коэффициент эффективности и температурное поле был произведен ряд расчетов при Ві = ѵаг и u.7i = ѵаг.

123