Исследование теплогидравлической эффективности каналов с кольцевой накаткой и со сферическими выступами при ламинарном, переходном и турбулентном режимах течения - page 5

Исследование теплогидравлической эффективности каналов с кольцевой накаткой …
5
Для инженерных расчетов указанных коэффициентов труб с
кольцевыми выступами в условиях ламинарного течения было про-
ведено обобщение экспериментальных данных в диапазоне значений
числа Рейнольдса Re = 200…2 400 при d/D = 0,74…0,98, t/ D =
= 0,25…1,0, L/D = 100:
2
0
ξ =1+ 16,81 28, 43 +11, 62 ;
ξ
d d
D D
⎡ ⎤
⎛ ⎞
− ⎢ ⎥ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
2
0
Nu 1 3,37 +2,34 1 ,
Nu
d d
D D
⎡ ⎤
⎛ ⎞
= + − ⎢ ⎥ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎢ ⎥
⎣ ⎦
где ξ, Nu — коэффициент гидравлического сопротивления и число
Нуссельта для труб с кольцевой накаткой; ξ 0, Nu0 — то же для глад-
кого канала; d — диаметр канала по выступам, м; D — диаметр кана-
ла, м.
Отклонение экспериментальных точек от расчетных по приве-
денным зависимостям не превышает ±20 % при доверительной веро-
ятности 0,95.
Для переходного режима течения в диапазоне значений числа
Рейнольдса Re = 700…3500 получена следующая зависимость для
определения коэффициента теплоотдачи:
( ) ( ) 0,25 9
12 3,5 0,43 Nu = 5, 6 10 Re Pr Pr Pr ,
f w d D −
− ⋅ ⋅
где Pr — число Прандтля; индексы « f» и «w» соответствуют жидко-
сти и стенке.
Внешним проявлением взаимодействия выступов с потоком в об-
ласти перехода является уменьшение критического значения числа
Рейнольдса при увеличении относительной высоты выступов d/ D.
Оценка критического значения Reкр1 (переход от ламинарного режи-
ма течения к переходному) проведена для d/ D = 0,74…0,98. Экспе-
риментальные данные в рассмотренном диапазоне значений d/D и
характер их изменения удовлетворительно согласуются с экспери-
ментальными данными Коха и результатами работы [6].
Для достижения заметных эффектов от искусственной турбули-
зации следует использовать выступы сравнительно большой высоты,
т. е. соизмеримых по высоте с толщиной пристеночного слоя. Анализ
экспериментальных данных изменения коэффициентов гидравличе-
ского сопротивления и теплоотдачи при различных режимах течения
в трубах с кольцевой накаткой показывает, что с увеличением отно-
сительной высоты выступов возрастает уровень повышения теплоот-
дачи, однако сопоставимо растет и уровень гидравлического сопро-