Разрушение - пограничный слой
Cтраница 4
 |
Поперечное обтекание одиночной трубы. [46] |
При всех значениях Re 5 наблюдается отрыв потока от стенки трубы и образование в кормовой части двух симметричных вихрей, которые с увеличением скорости потока вытягиваются по течению, удаляясь от трубы. Увеличение толщины пограничного слоя от минимального в точке О до максимального в точке отрыва а приводит к увеличению термического сопротивления и уменьшению коэффициента теплоотдачи а. Коэффициент а имеет максимальное значение в точке О, минимальное - в точке отрыва а. В кормовой части значения а вновь увеличиваются за счет разрушения пограничного слоя и образования вихрей, турбулизирующих поток. Это приводит к улучшению обтекания цилиндра ( ср ж 120) и уменьшению вихревой зоны. [47]
При измерении температуры газов и паров, протекающих по трубопроводу, термопреобразователи всех видов следует располагать против направления потока в его центре, где скорость максимальна. В этом случае коэффициент теплоотдачи в месте соприкосновения потока с термопреобразователем возрастает из-за разрушения пограничного слоя. Если термопреобразователь нельзя установить против потока, то следует располагать его наклонно к оси трубопровода. Если скорость газовых потоков мала ( измерение температуры газа в газоходах), и передача теплоты термопреобразователю незначительна из-за малого коэффициента теплоотдачи, то прибегают к искусственному повышению скорости газа. [48]
При кипении жидкости основной поток тепла от поверхности нагрева передается жидкой фазе, так как она обладает значительно большей теплопроводностью, чем паровая фаза. Поэтому, как и в случае конвекции однофазной жидкости, основным тепловым сопротивлением при кипении является тепловое сопротивление пограничного слоя жидкости. Однако периодический отрыв паровых пузырьков от стенки и их всплывание вызывают сильное движение, турбулизацию жидкости, разрушающую пограничный слой, что приводит к значительному увеличению интенсивности теплоотдачи по сравнению с конвекцией однофазной жидкости. Большой эффект увеличения теплоотдачи за счет парообразования в пограничном слое жидкости обусловлен тем, что при кипении разрушение пограничного слоя исходит непосредственно от поверхности нагрева, на которой зарождаются паровые пузырьки. Поэтому турбулизирую-щее влияние паровых пузырьков охватывает весь пограничный слой и далее распространяется на ядро потока. При конвекции однофазной жидкости также может иметь место турбулизация пограничного слоя жидкости. В этом случае она возникает за счет турбулентных пульсаций жидкости, которые возрастают с увеличением скорости ее движения. [49]
Внутренние трубы изготавливают со многими видами обычных продольных ребер прямоугольного профиля. В некоторых случаях ребра делают прерывистыми, с разрывами на таких расстояниях, которые дают возможность жидкости, движущейся в межтрубном пространстве, перемешиваться. Если во внутренней трубе течет пар, то из-за сопротивления пленки конденсата может наблюдаться некоторая разница между коэффициентами теплоотдачи в верхней и нижней частях труб. Ребра другого вида имеют щели на поверхности или зубцы на торцах, что улучшает перемешивание теплоносителя. Ребра третьего вида приспособлены для разрушения пограничного слоя и турбулизации течения, что достигается путем поворота их на угол, обеспечивающий разрыв пограничного слоя. [50]
В табл. 5 приведены технические характеристики АВО, используемых в системах охлаждения на компрессорных и нефтеперекачивающих станциях. Недостаточная тепловая эффективность указанных АВО объясняется, с одной стороны, гидромеханическим несовершенством применяющихся типов движения теплоносителей, а с другой - относительно большим термическим сопротивлением йэкв / Авозд теплопередающих элементов со стороны воздуха ( ребер) вследствие их относительно больших размеров. В связи с изложенным, а также вследствие широкого внедрения систем воздушного охлаждения задача повышения эффективности АВО приобретает первостепенное значение. В настоящее время интенсификация теплопередачи в АВО идет по четырем направлениям ( см. стр. Для интенсификации теплопередачи, как правило, используют все три направления одновременно в комплексе. Применяющиеся способы интенсификации позволяют лишь частично решить задачу, так как не устраняют главную причину, препятствующую интенсификации теплопередачи, а именно разрушение пограничного слоя. Многократные попытки решить проблему механическим воздействием на пограничный слой посредством всевозможных турбу-лизаторов не являются рациональными, так как рост энергозатрат при этом в большинстве случаев опережает рост теплового эффекта. [51]
Вследствие этого отрыв пограничного слоя от поверхности цилиндра при турбулентном пограничном слое наблюдается позднее, чем при ламинарном, и область безотрывного обтекания цилиндра в этом случае возрастает. В полной зависимости от указанного характера обтекания поверхности цилиндра находится и его теплоотдача. Интенсивность теплоотдачи по периметру фронтовой части цилиндра оказывается весьма неравномерной и определяется толщиной пограничного слоя жидкости. В лобовой точке, где толщина пограничного слоя минимальна, коэффициент теплоотдачи имеет максимальное значение. При дальнейшем увеличении слоя коэффициент теплоотдачи уменьшается. Достигнув минимального значения на боковых частях цилиндра, где имеет место отрыв пограничного слоя жидкости от поверхности, коэффициент теплоотдачи снова возрастает за счет разрушения пограничного слоя и образования вихревой области в кормовой части цилиндра. При числах Re105 коэффициент теплоотдачи лобовой части цилиндра больше, чем кормовой, а при Reil05 - наоборот, меньше, чем в кормовой области. [52]
Страницы: 1 2 3 4