Местная теплоотдача при низких числах Рейнольдса часть 2

Рассмотрим особенности теплопереноса в случае смешанной конвекции.

Если температура стенки трубы больше температуры окружающей среды, то поток теплоносителя начинает двигаться вверх, а в случае холодной стенки трубы - вниз. При естественной или свободной конвекции процесс теплопереноса осуществляется теплопроводностью и конвекцией. Для определения количества тепла, переносимого только естественной конвекцией в пределах Re=1-10 были проведены специальные исследования в потоках воздуха и вязких жидкостей при больших числах Грасгофа. Получено, что в случае естественного движения жидкости на теплоперенос значительно влияют силы внутренней вязкости. Их величина зависит от характера распределения скорости в околотрубном пространстве пучка и теплового состояния жидкости вблизи поверхности теплообмена. Сложный характер распределения температурных профилей вокруг трубы, расположенной в пучке, вызывает ускорение жидкости, а значит, и действие инерционных сил.

Расчет теплопереноса в пучках труб в случае смешанной конвекции ведется на основе уравнений пограничного слоя с учетом влияния объемных сил, но без учета вязкой диссипации.

Плотность жидкости мало зависит от давления и в основном изменяется от температуры:

В случае теплопереноса, обусловленного смешанной конвекцией, при Re=1-10 значительную часть в суммарном коэффициенте теплоотдачи составляет теплоотдача, определяемая только естественной конвекцией.

Для определения теплоотдачи пучков труб при смешанной конвекции проводились специальные исследования, а полученные данные обобщались согласно уравнению

где L - определяющий размер (в пучках труб - диаметр трубы). При высоких числах Прандтля и умеренном температурном напоре термогравитационная конвекция возникает вблизи поверхности трубы. Опустив инерционный член в уравнении движения, получим

С целью определения коэффициента теплоотдачи пучков труб при естественной конвекции исследования проводились при Re = 0, а при смешанной конвекции - в интервале Re от 1 до 200 в потоках воздуха, трансформаторного и авиационного масел.