обтекании тел
При обтекании тел с тупой кормовой частью тонкий простеночный слой жидкости, заторможенной вследствие трения (пограничный слой), образуется только на передней половине поверхности тела. Для частиц жидкости, находящихся вне пограничного слоя, на пути от точки к точке потенциальная энергия давления преобразуется в кинетическую. На пути от точки к точке , наоборот, кинетическая энергия опять преобразуется в энергию давления, причем в точку частица приходит со скоростью, равной скорости в точке .Во нонешние отиранию течения иоба шпанке вихрей при поперечном сеченииа — схема отрыва безгранично о слоя и кривая изменения статического давления /» вдоль контура тела; о — мгновенная фотография теченияточки к точке часть кинетической энергии расходуется на внутреннее трение, вызванное вязкостью. В результате, кинетической энергии потока оказывается недостаточно, чтобы преодолеть повышение давления на пути от точки к точке , частицы жидкости, не доставая точки , под действием распределения давления во внешнем течении начинают двигаться против потока, и пограничный слой отрывается от «еда. Обратное течение обусловливает образование правильной последовательности вихрей за телом, вращающихся попеременно то вправо, то влево При см. выражениечастота п отрыва вихрей в секунду подчиняется закономерное!и ml/w = - скорость набегающего потока и — диаметр цилиндра). Регулярные вихревые дорожки существуют при При этом течение за цилиндром остается ламинарным. При . . " течение становится турбулентным. Положение точки отрыва зависит от режима течения в пограничном слое. При точка отобрывая несколько смещается вниз по течению, это приводит к заметному снижению сопротивления при обтекании цилиндра.По мере роста толщины пограничного слоя местный коэффициент теплоотдачи на передней половине поверхности цилиндра уменьшается, а на задней половине (в вихревой зоне) увеличивается. Характер распределения по поверхности цилиндра в значительной мере зависит от числаНа . показано изменение мест-эного числа по поверхности цилиндра в полярной системе координат. На основании опытных данных средний коэффициент теплоотдачи на поверхности поперечно обтекаемого кругового цилиндра (трубы) может быть вычислен по формулам:В качестве характерных величин выбраны диаметр цилиндра и скорость о потока, а определяющей температурой является Тж. Значение Ргс¦ определяется при средней температуре поверхности цилиндра Отношение критериев Прандтля учитывает изменение физических свойств теплоносителя в зависимости от температуры.На интенсивность теплоотдачи кроме критериев Re и Рг существенное влияние оказывает начальная гурбулентность набегающего потока. Так, повышение среднего квадратичного значения осред-ненных во времени пульсанионных составляющих скорости при турбулентном течении на 2,5 % приводит к увеличению числа Nu на 80%. Количественные данные об этом влиянии получены эка примет ал ьн ы м i iy i ем.В теплообменных устройствах приходится рассчитывать теплоотдачу пучка труб, характер обтекания которых еще более сложен и зависит от компоновки пучка. Существенное значение здесь имеет также относительный поперечный {Si/d) и продольный шаги труб. Различают коридорное и шахматноерасположение труб в пучке . Условия обтекания труб первого ряда в обоих случаях близки к условиям обтекания одиночной трубы. В коридорных пучках каждая последующая труба находится в вихревой зоне, образованной предыдущей трубой. Вследствие различных условий обтекания труб коридор-hoi о и шахматного пучков характер распределения местных коэффициентов теплоотдачи по поверхности труб в этих двух случаях неодинаков.Изменение относительных значении коэффициентов теплоотдачи аф/а по поверхности груб при можно оценить по данным . На поверхности труб второго и последующих рядов коридорных пучков максимум коэффициента теплоотдачи находится не в передней критической точке, соответствующей ф = 0, а смешен вниз по течению и соответствует месту срыва струй с труб предыдущего ряда. В шахматных пучках труб всех рядов максимум коэффициента теплоотдачи гак же, как и для одиночного цилиндра, находится в передней критической точке. Уровень средней теплоотдачи по поверхности труб выше у шахматного пучка. Это объясняется лучшим перемешиванием жидкости в этом пучке.При проектировании теплообменных устройств учитывается гидравлическое сопротивление пучка, его засоряемость . а также величина термических напряжений материала, связанных с резким из Формула; позволяет вычистить средний коэффициент теплоотдачи -го ряда пучка. Для первою ряда обоих пучков при невысокой начальной степени турбулентности ; для второго ряда шахматного пучка; коридорного ; при . При проведении расчета теплоотдачи пучка вычисляют среднее значение коэффициента теплоотдачи пучка где а, — средний коэффициент теплоотдачи -го ряда;; — общая площадь поверхности теплообмена труб; ряда; и — число рядов.Изменение относительных коэффициентов ov/a теплоотдачи но поверхности труб; — номера релов пучка):а — коридорный пучок; 0 — шахматный пучок изменением теплоотдачи вдоль поверхности.Турбулентный режим течения в пограничном слое, на передней половине труб пучка, появляется при Средние коэффициенты теплоотдачи в пучках могут быть определены на основе критериальной зависимости, справедливой при где; — для коридорных пучков и; - для шахматных.За характерный размер принимают диаметр труб пучка; значение вычисляют но скорости в самом узком поперечном сечении пучка (пучок обычно помещают в канал). За определяющую температуру принимается средняя температура жидкости; Ргст — рассчитывается при Тст; коэффициент es учитывает влияние относительных шагов расположения труб в пучке, причем для глубинных рядов коридорного пучка; для шахматного пучка