Эксплуатация судовых энергетических установок»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Севастопольский государственный университет»

Институт кораблестроения и морского транспорта
Кафедра энергоустановок морских судов и сооружений

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Теплопередача»

для студентов направления подготовки

Эксплуатация судовых энергетических установок»

Очной и заочной форм обучения

Уровень высшего образования: специалист

Севастополь 2015

УДК 62-713.1:621.436

 

Теплопередача: методические указания к выполнению лабораторных работ / Сост. К.Ю. Федоровский, О.Г. Лепеха - Севастополь: Изд-во СГУ, 2015г. - 60 с.

 

Целью методических указаний является закрепление студентами теоретических знаний по изучаемой дисциплине и получение практических навыков проведения исследований и расчетов процессов теплопередачи в различных условиях.

 

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры ЭМСС, протокол № _ 1 _ от «_ 14 _» __ января__ 2015 года.

 

Рецензент: Гоголев Г.В., кандидат технических наук, доцент кафедры ЭМСС.

 

з

 

Ответственный за выпуск Федоровский К.Ю., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой ЭМСС.

 

Допущено к изданию ФГБОУ ВО «Севастопольский государственный университет» в качестве методических указаний.

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение.......................................................................................................
1. Лабораторная работа «Определение коэффициента теплопроводности твердого тела».........................................................
1.1. Цель и содержание работы..................................................................
1.2. Краткие сведения из теории................................................................
1.3. Описание экспериментальной установки...........................................
1.4. Порядок проведения работы................................................................
1.5. Обработка результатов опыта.............................................................
1.6. Контрольные вопросы..........................................................................
2. Лабораторная работа «Исследование теплоотдачи при свободной конвекции»...............................................................................................
2.1. Цель работы..........................................................................................
2.2. Краткие сведения из теории................................................................
2.3. Описание экспериментальной установки...........................................
2.4. Порядок проведения работы...............................................................
2.5. Обработка результатов опыта.............................................................
2.6. Контрольные вопросы..........................................................................
3. Лабораторная работа «Исследование теплоотдачи при вынужденной конвекции».....................................................................
3.1. Цель работы……………………………………………………………
3.2. Краткие сведения из теории................................................................
3.3. Описание экспериментальной установки...........................................
3.4. Порядок проведения работы................................................................
3.5. Обработка результатов опыта.............................................................
3.6. Контрольные вопросы..........................................................................
4. Лабораторная работа «Исследование теплообмена при кипении жидкости»...............................................................................................
4.1. Цель работы..........................................................................................
4.2. Краткие сведения из теории................................................................
4.3. Описание экспериментальной установки...........................................
4.4. Порядок проведения работы................................................................
4.5. Обработка результатов опыта.............................................................
4.6. Контрольные вопросы..........................................................................
Библиографический список………………………………………….........

Введение

Целью лабораторных работ является закрепление теоретического материала по курсу «Теплопередача» и получение практических навыков проведения исследований и обработки результатов опытов.

На выполнение одной лабораторной работы отводится четыре академических часа. В течение этого времени студент знакомится с лабораторной установкой, получает допуск к проведению эксперимента, записывает в отчет показания приборов, производит обработку опытных данных, оформляет результаты исследования и защищает полученные результаты.

Для получения допуска к выполнению работы необходимо:

иметь оформленный отчет к выполняемой работе;

знать теоретические основы по теме работы;

знать схему лабораторной установки и порядок проведения опытов.

Отчет должен содержать: наименование работы, цель, схему и краткое описание установки, основные формулы и формулировки, таблицы опытных данных и таблицы с результатами расчетов, необходимые графики и выводы.

Во время защиты лабораторной работы преподаватель проверяет правильность полученных студентом результатов и его теоретические знания.

К каждой лабораторной работе имеются контрольные вопросы, способствующие закреплению теоретического материала при самоподготовке студента.

При выполнении лабораторных работ и подготовке к защите рекомендуется использовать учебную и справочную литературу [1…7].

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА»

 

1.1 Цель и содержание работы

Изучение процессов передачи тепла посредством теплопроводности и ознакомление с методом экспериментального определения коэффициента теплопроводности. По измеренным температурам внутреннего и наружного слоя изоляционного материала рассчитать коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

Краткие сведения из теории

Теплопроводность – процесс распространения теплоты при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела или отдельных тел, имеющих различную температуру. В газах теплопроводность осуществляется посредством диффузии молекул и атомов в жидкостях и твердых телах (диэлектриках) - посредством упругих волн, в металлах – свободными электронами [1].

Наибольший темп возрастания температуры наблюдается в направлении нормали к изотермической поверхности. Согласно закону Фурье тепловой поток, проходящий через единицу площади изотермической поверхности пропорционален градиенту температуры:

, (1.1)

где – плотность теплового потока, Вт/м²; Q - тепловой поток, Вт;

F – площадь поверхности, м².

– градиент температуры – вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности в сторону возрастания температур и численно равный производной от температуры по этому направлению.

l – коэффициент теплопроводности характеризует количество теплоты, переданное через единицу изотермической поверхности, в единицу времени при температурном градиенте, равном единице, Вт/мК.

Знак «минус» в формуле (1.1) объясняется тем, что вектор плотности теплового потока направлен по нормали к изотермической поверхности в сторону убывания температуры, т.к. тепло всегда передается от более горячих частей тела к более холодным [1, 5].

Таким образом, количество теплоты, передаваемое посредством теплопроводности через плоскую однородную стенку с площадью поверхности F, толщиной d при разности температур стенок D t за время t определится по формуле

. (1.2)

Если поверхность тела имеет форму трубы или шара, то плотность теплового потока будет меняться пропорционально изменению площади поверхности, например, для однородной цилиндрической стенки формула (1.2) принимает вид

, (1.3)

где d ₁, d ₂ – внутренний и наружный диаметры цилиндрической стенки, м; L – длина цилиндрической стенки, м.

Порядок проведения работы

· Для конкретной лабораторной установки записать значения длины L, диаметров соответственно внутренней d ₁ и наружной d ₂ поверхностей рабочего участка (указываются на установке);

· включить нагреватель и прогреть установку до рабочего стационарного режима, указанного преподавателем. Вывод установки на рабочий режим может производиться методом ускоренного прогрева. Его суть состоит в том, что к нагревателю на короткое время подводится ток, мощностью, значительно превосходящей рабочую мощность. Порядок проведения ускоренного прогрева указан в инструкции непосредственно на установке;

· на рабочем режиме записать в таблицу измерений (таблица 1.1) показания ваттметра и термопар 4, 5, 6, 7, 8, 9. Показания термопар 10, 11 и 12 записываются по особому указанию преподавателя. Запись показаний повторять с интервалом примерно 5...10 минут до тех пор, пока 2...3 последовательных измерения не будут давать практически постоянные значения величин. Это соответствует стационарному режиму;

· перевести установку на другой рабочий режим, указанный преподавателем;

· по окончании всех замеров выключить электронагреватель и предъявить преподавателю заполненную таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1

№

Время замера

Мощность Q w, Вт

Показания термопар t i, °C

, °C

, °C

Значения средних температур соответственно внутренней и наружной поверхностей теплоизоляционного материала:

.

Обработка результатов опыта

Коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, имеющего цилиндрическую форму поверхности, определяется из формулы (1.3), Вт/мК

. (1.4)

Величина теплового потока, прошедшего через слой изоляционного материала определяется по зависимости, Вт

Q = Q _w – Q _п, (1.5)

где Q _п – тепловые потери через торцовые поверхности экспериментальной установки (принимаются равными 3 % от Q _w).

Расчетное значение l_р исследуемого теплоизоляционного материала (на основе асбеста) определяется по формуле, Вт/мК

l_р = 0,128 + 0,256×10^-3× t _ср, (1.6)

где t _ср = 0,5().

Изменение температуры t _C по толщине цилиндрического слоя определяется по зависимости

, (1.7)

где D t _C = - температурный напор, К.

Расчеты выполняются в табличной форме (таблицы 1.2 и 1.3).

По данным таблицы 1.2 строится в одних координатах графики зависимостей l = f (t _ср) и l_р = f (t _ср).

По данным таблицы 1.3 строится график зависимости t _c = f (d).

Таблица 1.2 – Обработка опытных данных

Определяемая величина	Источник или формула	Ед. изм.	Рабочий режим
Мощность электрического нагревателя, Q w	Таблица 1.1	Вт
Тепловые потери, Q п	Q п = 0,03 Q w	Вт
Тепловой поток, Q	Q = Q w - Q п	Вт
Температура внутренней поверхности,	Таблица 1.1	°С
Температура наружной поверхности,	Таблица 1.1	°С

 

Продолжение таблицы 1.2

Определяемая величина	Источник или формула	Ед. изм.	Рабочий режим
Средняя температура слоя, t ср	t ср = 0,5()	°С
Температурный напор D t c	D t c =	°С
Опытное значение коэффициента теплопроводности, l	Зависимость (1.4)	Вт/мК
Расчетное значение коэффициента теплопроводности, lр	Зависимость (1.6)	Вт/мК
Относительна погрешность, dl		-

 

Таблица 1.3 – Определение изменения температуры по толщине

цилиндрического слоя материала для режима №_____

 

Определяемая	Источник	Ед.	Численные
величина	или формула	изм.	значения
Промежуточный диаметр, d	Задается в пределах от d 1 до d 2	м	d 1		d 2
Температура t c на промежуточном диаметре	Зависимость (1.7)	°С

 

1.6. Контрольные вопросы

1. Какова цель и содержание работы?

2. Как устроена лабораторная установка?

3. Какие величины необходимо измерить, чтобы определить значение l?

4. Какова единица измерения коэффициента теплопроводности?

5. Какова последовательность проведения работы?

6. Каковы признаки стационарного режима работы установки?

7. Дать определение температурному полю, изотермической поверхности, изотерме.

8. Что такое градиент температуры?

9. Записать закон Фурье и объяснить наличие знака «минус».

10. Дать определение тепловому потоку и плотности теплового потока.

11. Каков механизм теплопроводности в твердых телах, жидкости и газах?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ»

 

Цель работы

Изучение процесса теплоотдачи в условиях свободной конвекции и практическое освоение методов определения коэффициента теплоотдачи.

 

Краткие сведения из теории

 

Конвекция – процесс перемещения в пространстве объемов жидкости или газа. Конвекция теплоты – процесс переноса теплоты в рамках рассматриваемой жидкости (газа) за счет перемещения ее объемов из области с одной температурой в область с другой температурой. Различают свободную и вынужденную конвекцию [1, 5].

Свободная конвекция возникает за счет неоднородного распределения в рассматриваемой жидкости массовых (объемных) сил. Такими силами являются сила тяжести, центробежная сила и силы, за счет наведения в жидкости электромагнитного поля высокой напряженности.

Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью. Совместный процесс переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом. Конвективный теплообмен между жидкостью и поверхностью твердого тела называется конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей [5].

При расчетах теплоотдачи используют закон Ньютона-Рихмана:

dQ = a(t _с – t _ж) dF, (2.1)

где dQ – тепловой поток, Вт; dF – элементарная теплоотдающая площадка, м²; t _с и t _ж – соответственно температуры теплоотдающей поверхности тела и окружающей жидкости, ^°С; a – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К).

Разность t _с – t _ж или t _ж – t _с называется температурным напором D t.

В общем случае значение коэффициента теплоотдачи a может изменяться вдоль поверхности F. Коэффициент a, характеризующий теплоотдачу на участке dF,называется локальным (местным) коэффициентом теплоотдачи. В инженерной практике часто используют условное среднее по поверхности значение коэффициента теплоотдачи, определяемое по зависимости:

, (2.2)

где – средняя температура поверхности, °С.

Коэффициент теплоотдачи соответствует тепловому потоку, переданному в единицу времени через единицу поверхности при разности температур между поверхностью и жидкостью в один градус.

Коэффициент a зависит от большого количества факторов: формы и размеров тела, режима течения жидкости, ее температуры, физических свойств жидкости и других параметров. С увеличением D t значение a при свободной конвекции увеличивается.

На рисунке 2.1 показан характер движения жидкости при свободной конвекции в неограниченном пространстве у вертикальной поверхности (трубы). Прогревшаяся у стенки жидкость (t _С > t _ж) создает движущийся вверх слой толщиной d. В случае, если t _С < t _ж, этот слой движется вниз. Выделяют области ламинарного режима течения указанного слоя, переходного течения и турбулентного режима течения. При Х = 0, где еще d = 0, значение a максимально. Затем, по мере увеличения d значение a уменьшается. Переход к турбулентному режиму течения несколько увеличивает a, который затем стабилизируется.

Характер движения жидкости при свободной конвекции у горизонтальной трубы показан на рисунке 2.2. При прочих равных условиях, чем больше диаметр трубы, тем вероятнее переход от ламинарного к турбулентному течению.

Теплоотдача при свободной конвекции описывается уравнениями подобия вида

. (2.3)

Значения коэффициентов с, m и n зависят от формы тела, ориентации, режима движения жидкости вдоль поверхности и определяются по справочникам. Обычно о режиме движения жидкости вдоль поверхности при свободной конвекции судят по величине произведения (PrGr).

Nu – число Нуссельта характеризует меру отношения теплового потока, передаваемого конвекцией в направлении по нормали к поверхности стенки – к тепловому потоку, передаваемому посредством теплопроводности через пограничный слой

, (2.4)

где l_ж – коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м×К); х – характерный линейный размер, м.

Обычно в качестве характерного линейного размера для вертикальных поверхностей берут их высоту, а для горизонтальных одиночных труб – их диаметр.

Температура, при которой взяты теплофизические параметры жидкости называется определяющей температурой. При свободной конвекции в качестве таковой чаще всего используют температуру жидкости t _ж окружающего пространства.

Gr – число Грасгофа характеризует меру отношения подъемной силы к силе вязкости жидкости при свободной конвекции

, (2.5)

где b _ж = – коэффициент объемного расширения, К^-1; n_ж – коэффициент кинематической вязкости жидкости, м²/с.

Pr – число Прандтля характеризует механизм молекулярного переноса тепла в жидкой среде посредством диффузии и температуропроводности

, (2.6)

где – коэффициент температуропроводности, м²/с.

Множитель учитывает направление потока теплоты в жидкости, если тепловой поток направлен от поверхности к жидкости, т.е. жидкость охлаждает поверхность, то m = 0,25. Если жидкость греет поверхность, то интенсивность теплоотдачи меньше, m = 0,11.

 

Порядок проведения работы

 

· Для конкретной лабораторной установки записать значения длины L рабочего участка трубы и ее наружного диаметра d _н;

· включить нагреватель и прогреть установку до рабочего стационарного режима, указанного преподавателем. Вывод установки на рабочий режим может производиться методом ускоренного прогрева, суть которого описана в лабораторной работе 1;

· на рабочем режиме записать в таблицу измерений (таблица 2.1) температуру окружающего воздуха, показания ваттметра и термопар 10, 11 и 12. Запись показаний повторять с интервалом примерно 5…10 минут до тех пор, пока 2-3 последовательных измерения не будут давать практически постоянные значения измеряемых величин;

· перевести установку на другой рабочий режим, указанный преподавателем;

· после выполнения всех замеров выключить электронагреватель и предъявить преподавателю заполненную таблицу измерений 2.1.

 

Таблица 2.1 – Таблица измерений

№	Время замера	Мощность нагревателя, Q w, Вт	Показания термопар t c i , °С	Среднее значение температуры, , ºС	Температура воздуха, t о, ºС

 

Среднее значение температуры поверхности стенки определяется по формуле:

.

 

Обработка результатов опыта

Подведенный в установке тепловой поток Q _w передается в окружающее пространство частично конвективной теплоотдачей Q _к и частично – тепловым излучением Q _л. Тогда

Q_w = Q_к + Q_л + Q _П, (2.7)

где Q _п – потери теплоты через торцевые поверхности (принимаются 3 % от Q _w).

Опытное значение среднего коэффициента теплоотдачи определяется по зависимости

, (2.8)

где F –площадь поверхности трубы, м².

Значение Q_л определяется следующим образом:

, (2.9)

где и Т ₀ – температуры соответственно стенки и воздуха, ºК; e - степень черноты поверхности трубы (значение указано на установке); с_о - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴). Значение с_о равно 5,7 Вт/(м²К⁴).

Полученное опытное значение коэффициента теплоотдачи необходимо сопоставить с расчетным , которое определяется исходя из уравнений подобия вида (2.3).

Для воздуха значение Pr = 0,71 и практически не зависит от температуры. Соответственно отношение Pr/ Pr _с можно принять равным единице. В области значений 5×10² < PrGr < 2,7×10⁷ для горизонтальной трубы в уравнении (2.3) коэффициенты с = 0,5 и n = 0,25. С учетом постоянства Pr уравнение (2.3) преобразуется к виду

= 0,46× Gr ^0,25. (2.10)

За определяющую температуру принята t ₀. За характерный линейный размер принят d _н.

Так как для воздуха , число Грасгофа определяется по зависимости

. (2.11)

Расчеты для каждого рабочего режима выполняются в табличной форме, см. таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Обработка опытных данных

Определяемая величина	Источник или формула	Ед. изм.	Рабочий режим
Мощность электрического нагревателя, Q w	Таблица 2.1	Вт
Тепловые потери, Q п	Q п = 0,03 Q w	Вт
Средняя температура стенки,	Таблица 2.1	°К
Температура воздуха, Т о	Таблица 2.1	°К
Площадь поверхности трубы, F	F = pd н L	м2
Лучистый тепловой поток, Q л	Зависимость (2.9)	Вт

 

Продолжение таблицы 2.2

Определяемая величина	Источник или формула	Ед. изм.	Рабочий режим
Температурный напор, D t	D t =	°С
Опытное значение коэффициента теплоотдачи,	Зависимость (2.8)	Вт/м2К
Коэффициент теплопроводности воздуха, l	По таблице 2.3	Вт/мК
Коэффициент кинематической вязкости воздуха, n	По таблице 2.3	м2/с
Число Gr	Зависимость (2.11)	-
Число Nu	Зависимость (2.10)	-
Расчетное значение,		Вт/(м2К)
Относительная погрешность		-

 

Таблица 2.3 – Теплофизические свойства воздуха при атмосферном

давлении

t, 0С
l×102, Вт/(мК)	2,44	2,51	2,58	2,65	2,72	2,79	2,86	2,92	2,99	3,06	3,12	3,24
n ×106, м2/с	13,8	14,7	15,6	16,6	17,6	18,6	19,6	20,7	21,7	22,8	23,9	26,2
r, кг/м3	1,25	1,21	1,17	1,13	1,10	1,06	1,03	1,00	0,97	0,94	0,92	0,87

Значения теплофизических свойств воздуха для промежуточных температур определяется интерполяцией.

По данным таблицы 2.2 строятся зависимости = f (D t) и = f (D t).

 

2.6 Контрольные вопросы

1. Какова цель и содержание работы?

2. Как устроена лабораторная установка?

3. Какие величины необходимо определить для нахождения a?

4. Какова последовательность проведения работы?

5. Дать определение понятия конвекция, конвекция теплоты, свободная и вынужденная конвекция.

6. Что такое конвективный теплообмен и конвективная теплоотдача?

7. Записать закон Ньютона-Рихмана.

8. Как влияет при свободной конвекции значение температурного напора на коэффициент теплоотдачи?

9. Что такое уравнение подобия и каков его общий вид для теплоотдачи при свободной конвекции?

10. Что такое характерный линейный размер и определяющая температура?

11. Какие режимы движения жидкости в пристенной области возможны в случае теплоотдачи при свободной конвекции?

12. Какие числа подобия используются для описания теплоотдачи при свободной конвекции?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ВЫНУЖДЕННОЙ КОНВЕКЦИИ»

Цель работы

Изучение процесса теплоотдачи при вынужденной конвекции и освоение методов расчета коэффициента теплоотдачи в указанных условиях.

 

Краткие сведения из теории

 

Вынужденная конвекция происходит под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах жидкости.

В общем случае вынужденная конвекция может сочетаться со свободной конвекцией. Влияние последней тем больше, чем меньше скорость течения жидкости и чем больше неоднородность распределения в жидкости массовых (объемных) сил.

При обтекании жидкостью поверхности у этой поверхности вследствие действия сил вязкости образуется тонкий слой заторможенной жидкости, рисунок 3.1, в пределах которого скорость изменяется от нуля на поверхности до скорости невозмущенного потока (вдали от поверхности). Этот слой называется гидродинамическим пограничным слоем. По ходу движения жидкости, обтекающей поверхность, толщина этого слоя увеличивается.

Тепловой пограничный слой – это слой жидкости у поверхности, в пределах которого температура изменяется от значения равного температуре поверхности, до значения равного температуре жидкости вдали от поверхности [5].

В общем случае тепловой и гидродинамический пограничные слои не совпадают, но взаимосвязаны.

В гидродинамическом пограничном слое, рисунок 3.1, различают области: ламинарного течения, переходного течения и турбулентного течения. В области турбулентного пограничного слоя непосредственно у стенки сохраняется ламинарный подслой (d_п). Так, при обтекании неограниченным потоком жидкости плоской пластины о характере пограничного слоя на данном участке судят по значению числа Рейнольдса, представляющего отношение инерционных сил к силам вязкости

,

где w_о – скорость набегающего потока, м/с; х – текущая координата от начала пластины, м; n – коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

Переход к турбулентному течению происходит примерно при Re = 10⁴. Пограничный слой существенно влияет на теплоотдачу. По мере увеличения его толщины теплоотдача ухудшается. При переходе от ламинарного к турбулентному погранслою теплоотдача возрастает, а затем уменьшается вследствие увеличения d, рисунок 3.1.

При вынужденной конвекции теплоотдача описывается законом Ньютона-Рихмана. В случае использования среднего коэффициента теплоотдачи

. (3.1)

Величина коэффициента теплоотдачи a существенно зависит от теплофизических свойств жидкости, режима течения жидкости, ориентации и формы поверхности, а также от ряда других величин.

Характер течения и теплоотдачи жидкости в трубах является более сложным по сравнению с рассмотренным выше обтеканием плоской поверхности. При движении у стенок образуется гидродинамический погранслой, толщина которого постепенно возрастает, рисунок 3.2.

В достаточно длинных трубах на некотором расстоянии от входа пограничный слой заполняет все поперечное сечение. При этом устанавливается постоянное распределение скорости жидкости по сечению. Расстояние, отсчитываемое от входа до сечения, соответствующего слиянию пограничного слоя, называется гидродинамическим начальным участком (l _нг) [1, 2].

Кроме этого, в начале трубы центральное ядро жидкости еще имеет температуру, равную температуре на входе. Это ядро в теплообмене не участвует. Все изменения температуры сосредоточено в пристенном слое. Таким образом, у поверхности трубы образуется тепловой пограничный слой, толщина которого по ходу жидкости увеличивается. В конечном счете тепловой пограничный слой, аналогично гидродинамическому, смыкается и уже вся жидкость участвует в теплообмене. Участок трубы длиной l _нт до места смыкания теплового погранслоя называется начальным тепловым участком. При х > l _нт теплоотдача по длине трубы стабилизируется, рисунок 3.3. Длина l _нт зависит от многих факторов. Однако приблизительно при турбулентном режиме течения можно считать l _нт = (10…15) d.

 

На интенсивность теплоотдачи в трубе существенное влияние оказывает характер течения жидкости (ламинарный или турбулентный). При турбулентном режиме обеспечиваются более высокие значения a. О режиме течения жидкости в трубе судят по значению числа Рейнольдса

, (3.2)

где d – внутренний диаметр трубы, м; w – скорость жидкости в трубе, м.

При Re < 2×10³ имеет место ламинарный режим течения, а при Re > 10⁴ турбулентный. Диапазон 2×10³…10⁴ соответствует переходной области.

Для каналов некруглого поперечного сечения вместо d в зависимости (3.2) может использоваться эквивалентный гидравлический диаметр: