Местная теплоотдача при низких числах Рейнольдса часть 3

При естественной конвекции и нагреве жидкости отсчет угла начинался снизу трубы согласно схеме в нижней части рис. 2.2, а при смешанной конвекции - по направлению течения, слева направо, согласно схеме в верхней части того же рисунка. Начиная от Rcf=1 визуально наблюдалось безотрывное обтекание трубы. По-видимому, в интервале Re от 0 до 0,1 существует такой характер обтекания, при котором угол между направлениями вынужденного течения и подъемной силы 0<3<90°. При естественной конвекции местная теплоотдача на поверхности трубы изменяется незначительно. Выбор Рг>7000 и умеренные температурные напоры (Дг=10-45°С) не способствуют возникновению термогравитационного течения жидкости, поскольку вязкостные силы превышают подъемные. Поэтому теплоотдача осуществляется теплопроводностью.

С целью определения температурного напора, при котором подъемные силы превышают вязкостные, проведены специальные исследования при течении авиационного и трансформаторного масел в прозрачном канале. Температура авиационного масла поддерживалась в интервале 20 - 30°С, что соответствовало изменению Prf от 15 936 до 7558. Начиная от Дг=70 - 80°С отмечено заметное движение горячей массы жидкости от трубы в пучке, способствующее увеличению коэффициента теплоотдачи. Вследствие появления термогравитационного течения местный коэффициент теплоотдачи в зоне 135<ф<180° увеличивается. Эту силу можно определить по зависимости (2.8). В случае теплообмена при постоянной температуре теплоносителя величины постоянны. При большом температурном напоре зависимость pf от температуры определяется по уравнению. Тогда объемная сила является функцией только температурного напора. Определение этой силы и начала теплопереноса естественной конвекцией очень важно для практики, когда возникает необходимость подогрева больших емкостей жидкости с очень высоким Prf при низкой температуре у, например, резервуаров мазута в котельных в зимнее время, трансформаторного масла в трансформаторах, которые охлаждаются путем естественной конвекции и т.д. При изучении теплопереноса естественной конвекцией в жидкостях с большой вязкостью (авиационном и трансформаторном маслах) оказалось, что с достижением температурного напора порядка 50-60°С теплоноситель приводится в заметное движение благодаря действию термогравитационной силы. С ростом это движение активизируется, а с достижением At=80 - 90° происходит движение жидкости начиная с 9 = 0°, интенсивность которого увеличивается в верхней части трубы в области 9^135-180°. Эти данные позволяют определить оптимальные параметры работы пучков с разными шагами в зависимости от значения Prf.