Способ определения коэффициента конвективного теплообмена

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ я я р . 3,;К Рст ст) УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт физико-технических проблем энергетики АН Литовской ССР (53) 536.24(088,8)(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНАповерхности, заключающийся в измерении скорости и температуры теплоносителя, температуры поверхности,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения диапазона измеряемых параметров за счет определениякоэффициента конвективного теплообмена в градиентных течениях с переменными теплофизическими свойствами,дополнительно измеряют перепад давления за счет гидравлического сопротивления теплообменной поверхности,а коэффициент конвективного теплообмена. определяют по формуле- определяющий геометрический размер, м;Ф - скорость теплоносителя,м/с;ар - перепад давлений, отнесенный к одному ряду пучкаили калибру, Па,р - плотность, кг/м;кинематическая вязкость,м /с;и - показатель степени;и ст - параметры определенияпри температуре потока ипри температуре поверхности соответственно.(б) В 10 -1010 101 О" -1 О" Оф 17 0,3750,12400124 0,23 Оф 29 При этом, как показали результаты анализа и обобщение экспериментальных данных, наиболее эффективные режимные теплоотдачи для различных поверхностей могут быть обобщены зависимостью где величины В и Д приведены в таблице,Путем сопоставления величины А, определенной в эксперименте, с А ,ф может быть проведена оптимизация поверхности в плане определения условий осуществления теплосъема с максимальным коэффициентом конвективного теплообмена.На фиг. 1 приведена схема определения коэффициента теплообмена; на фиг. 2 - график зависимости А =Е(Р(арф /у,4 ); на Фиг. 3 - график31 Эфзависимости А =Г(р,М) .Ррафик на фиг. 2 характеризует интенсивность теплообмена в зависимости от величины мощности, затрачиваемой на движение теплоносителя. На этом графике представлены характеристики разных поверхностей: пучков гладких, оребренных, шероховатых труб при поперечном обтекании, пластинчатых поверхностей волнистого профиля, типа конфузор-диффузор, ребристых, перфорированных и др. На фиг. 3 приведены графики зависимости А 2=Е(р) для некотоМ Фрых жидких и газовых теплоносителей: 1 - вода, 2 - масло, 3 - воздух, азот при давлении 0,09 МПа. Величина А . соответствует произведеннию Л Р при показателе степении= ОкЗб Для определения величины коэффициента интенсивности теплообмена необходимы измеренные параметры: 1,Ж, Ьр, 0. Температура поверхйости 1 требуется для расчета поправки на изменение теплофизических свойств теплоносителя в зависимости оттемпературы. При этих величинах температуры определяют у и д, входящие в выражение А, а значение показателя степени принимается равными= 0,14. Определение с(, в однофазном потоке начинают с составления иэ известных величин комплекса М/Ври 1 1 ==Е и Ре, где число Эйлера Еи:ар/рЮа также произведения Я 1 где ве 3 5 личины у и 1 определяют при средней температуре потока теплоносителя, По графику зависимостиА =Е(Ядра /р 1 (фиг. 2) находятвеличину А 1, и по графику А =Е(у,)Щ Ф10 (фиг, 3) находят величину А 2. Подставляя найденные значения в выражение (5) и введя характерный размер1/1 и поправку А находят искомуювеличину с.15 Это предварительный расчет, Когдатеплообменные поверхностИ выбраны,производят их экспериментальное исследование и доводку конструктивныхпараметров. Полученные в эксперименте величины А сопоставляют с расчетными А 1 по выражению (б) для эталонных поверхностей. При этом уменьшают до минимума дополнительые, несвязанные с интенсификацией конвективного теплообмена, гидравлическиесопротивления, устанавливают диапазон режимов эффективной работы теплообменника путем сравнения данныхэксперимента и расчета, а такжеоценки отклонений из выражения1 ъ, А.,/А, )0,85.Даннйй способ основан на опытномобобщении многочисленных измеренийинтенсивности теплоотдачи разныхтеплообменных поверхностей и теплоЗ 5 физических свойств теплоносителей.В результате обобщений получена за"висимость (б), которая и являетсяэталоном для сравнения.Зависимость А=Е (р, М ) обобща 5.ет теплофизические свойства теплоносителей, Эта зависимость позволяетаппроксимировать теплофизическиесвойства газовых теплоносителей прямыми линиями. То же получается для 45 газов при разных давлениях. Предлагаемый способ позволяет оценить эффективность теплообменника в потоках при заданных характеристиках насоса и Физических свойствах теплоносителя, а также вновь создаваемыхтеплообменных поверхностей до про"ведения экспериментовИспользование данного спосооапозволяет также выделить эталонныезависимости и для других групп поверхностей, например пучков трубпри продольном обтекании и др. Линии таких зависимостей будут располагаться несколько ниже по отношению (б), Наличие предельных эталон ных зависимостей обеспечит возможность стандартизации теплообменныхповерхностей. Каждая работающая поверхность должна иметь коэффициенттеплообмена не ниже установленных 65 пределов отклонений от эталона,