Теплоотдача поперечно обтекаемой трубы

В большинстве случаев теплообменники изготовляются из круглых труб. В общем обтекание и теплоотдача одиночных труб и пучков труб подобны. Теплоотдача трубы тесно связана с характером ее обтекания. Главную роль в этой взаимосвязи играет ламинарный пограничный слой, который образуется в лобовой части трубы. По мере удаления от лобовой критической точки его толщина 8 растет, что приводит к увеличению термического сопротивления и уменьшению теплоотдачи. При малых значениях Re труба, со всех сторон охваченная потоком, обтекается плавно, а пограничный слой сходит с поверхности только в кормовой ее части. С ростом Re инерционные силы начинают играть все более заметную роль, ламинарный пограничный слой отрывается от поверхности в миделевой части круглой трубы и за ней наблюдается сложное вихревое течение. С дальнейшим увеличением числа Рейнольдса (Re>l,5-105) наступает критический режим обтекания, пограничный слой постепенно становится турбулентным, а точка его отрыва смещается в сторону кормовой части трубы.

В процессе теплообмена при обтекании неизотермической поверхности трубы теплоносителем на ней аналогично гидродинамическому пограничному слою образуется тепловой пограничный слой. Температура в нем изменяется от температуры стенки tw до температуры потока tf. При теоретическом расчете местной теплоотдачи сначала определяются толщина теплового слоя и профиль температуры в нем по нормали к поверхности.

Характер профиля температуры в тепловом пограничном слое определяется числом Прандтля.