Название: Сборник задач по геометрии и алгебре - учебное пособие (Денисов В. И., Чубич В. М.)

Жанр: Экономика

Просмотров: 1515


1.1.  геометрические параметры оребрений

 

Подпись:  
Рис. П.I 1.1.1. Геометрические характе-ристики пластинчато-ребристой поверхности (треугольное рассеченное оребрение); h – высота оребрения; t – шаг ореб-рения; L – длина оребрения; δp – тол-щина ребра; l – длина ребра (либо шаг 
   турбулизатора) [8, с. 319, рис. 16.14]


Ниже дана расшифровка большинства обозначений, применяемых в таблицах геометрических характеристик оребрений приложения I. Среди них выделяются две группы параметров; характерные размеры и расчетные величины, описывающие геометрические свойства оребрения.

Характерные размеры. На рис. П.I 1.1.1 показаны наиболее важные размеры

на примере треугольного рассеченного оребрения, где

h – высота оребрения описывает расстояние между соседними разделительными пластинами; t – шаг оребрения для гофрированной поверхности (каковой является оребрение) – это расстояние между одинаковыми точками соседних гофров (или расстояние, на котором размещается один гофр). В основном это технологический размер, описывающий шаг образующих поверхности штампа;

N – количество ребер, приходящееся на один метр ширины оребренного пакета; hp – шаг ребер, расстояние между двумя соседними ребрами. Величина, обратная N, удобна для сравнительной оценки и сопоставления различных оребрений; δp – толщина ребра, толщина листового материала, из которого выштампована оребренная поверхность; L – длина оребрения, полная длина оребрения в направлении движения потока, которая соответствует исследованному образцу теплообменной поверхности; l – длина турбулизатора оребрения, применяемая для рассеченных типов оребрений и описывающая длину любого рода единичной насечки, выполненной на оребрении в направлении движения теплоносителя.

Геометрические параметры. В процессе расчета и проектирования теплообменников встречаются три расчетных геометрических параметра.

Эквивалентный диаметр dэ :

[м],                    (П.I 1.1)

где S – площадь живого сечения и P – периметр единичного канала, образованного между двумя соседними ребрами. Параметр приводит канал любой произвольной формы к некоторой эквивалентной трубе с внутренним диаметром dэ. (В зарубежной литературе вместо него часто используется понятие эквивалентного радиуса rэ, который в четыре раза меньше: dэ =4rэ.)

Коэффициент компактности β:

;         ,        (П. I 1.2)

где F – полная теплообменная поверхность (оребрение + пластины) и V – объем, занимаемый оребрением в пространстве. Это удельная величина площади теплопередающей поверхности оребрения, приходящейся на один кубометр объема. Применяется для сопоставления компактности оребрений. Часто вместо β используется β*, описывающий поверхность F, приходящуюся на единицу объема V* оребренной трубки, которая получается после соединения оребрения с конкретной разделительной пластиной.

Удельная поверхность оребрения φ:

,                       (П. I 1.3) 

где  – площадь ребер; F – полная площадь теплообменной поверхности (оребрение + пластины). Описывает долю площади оребрения в суммарной теплопередающей поверхности. Коэффициент характеризует оребренность пластины: если он равен нулю – ребер нет, а если φ®1, то доля площади, приходящаяся на пластины, незначительна.

 

ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОРЕБРЕНИЙ

 

  Ниже представлены основные критерии–координаты, используемые для описания «паспортных» тепловых и гидравлических характеристик оребрений.

Режимные характеристики описывают режим течения теплоносителя при движении последнего через оребрение. Наиболее часто используются критерии Рейнольдса и Пекле.

Критерий Рейнольдса  Rе:

,                  (П.I 1.4)

где V – скорость течения теплоносителя; ν – его кинематическая вязкость; dэ – эквивалентный диаметр. Наиболее удобная безразмерная характеристика режима течения позволяет чисто количественно единообразно выделить три основные области течения теплоносителя.

Тепловые характеристики описывают интенсивность процесса теплоотдачи при заданном режиме течения.

2. Критерий Нуссельта Nu:

,                   (П.I 1.5)

где α – коэффициент теплоотдачи, ; λ – коэффициент теплопроводности теплоносителя. Безразмерный критерий интенсивности теплоотдачи на границе «стенка – теплоноситель» наиболее часто встречается в отечественной литературе.

3. Критерий Стантона St:

,         (П.I 1.6)

где G, ρ, cp – массовая скорость, плотность и теплоемкость теплоносителя. Встречается в зарубежной литературе, аналогичен критерию интенсивности теплоотдачи, удобен тем, что позволяет разместить тепловые и гидравлические характеристики в одной сетке координат. Формально получается деление Nu на Repr. Является мерой интенсивности процесса теплоотдачи к величине конвективного переноса теплоносителя (критерий Nu – по отношению к теплопроводности теплоносителя).

Гидродинамические характеристики. Описывают величину потерь давления (в итоге – затраты энергии), затрачиваемую на создание требуемого режима течения и получение необходимой интенсивности процесса теплоотдачи.

Коэффициент потерь на трение ζ :

,         (П.I 1.7)

где ΔРтр – потери давления в канале диаметром dэ и длиной L при достижении в нем скорости течения, равной V. Данный коэффициент является мерой потерь давления на единицу длины канала по отношению к скоростному напору. Физически это мера той энергии, которая необходима на преодоление сил трения о стенки канала. В случае рассеченного или криволинейного оребрения в эту величину входят также потери давления на изменение кривизны линий тока, а также его искусственного отрыва.

Коэффициент потерь на трение f

В связи с использованием в иностранной литературе наряду с эквивалентным диаметром dэ, также и гидравлического радиуса  численные значения коэффициентов трения f и ζ отличаются в четыре раза и формула для расчета потерь на трение будет, другая:

.     (П.I 1.8)