Теплоотдача при течении в круглых трубах

1. Число Нуссельта в турбулентном течении жидкостей или газов в трубах в области чисел Прандтля(Pr) от 0.5 до 200 и чисел Рейнольдса (Re) от 10⁴ до 10⁶ определяется по формуле:

1. Число Нуссельта в турбулентном течении газов и других сред с числами Pr, близкими к единице (0,7÷2) следует определить по более простой формуле:

1. Влияние неизотермичности потока для капельных жидкостей с Pr≤100 учитывается введением поправки, представляющей собой отношение чисел Прандтля:

,

где m=0.11 при нагревании теплоносителя; m=0.25 при охлаждении теплоносителя;  определяется по формулам пункта 1 или 2.

Физические свойства в критериях Nu, , Pr приняты по средней температуре потока, в критерии  - при температуре стенки трубы.

1.  Для газов влияние неизотермичности потока учитывается соотношением:

,

где K=1.27-0.27 /   при 0.5< / <1; K=  при 1< / < 3.5.

1. Число Нуссельта при развитом турбулентном течении перегретого пара внутри труб (без конденсации) рассчитывается по формуле:

Учет неизотермичности, связанный в основном с изменением объема пара, выражается через отношение удельных объемов / , где значение  (м³/кг) определено при температуре потока,  (м³/кг) – при температуре стенки; n=1.15 при нагревании потока, n=2.3  при охлаждении потока.

Физические свойства пара в критериях Nu, Re, Pr определяются при средней температуре потока. Рекомендованная зависимость отвечает экспериментальным данным в следующих областях режимных параметров: p=0.2÷22 Мпа, ρω=300÷2000 кг/(м²с), /   =0.5÷1.9.

Для начальных зон пароперегревательных участков прямоточных парогенераторов число Нуссельта рассчитывается по формуле:

Индекс «ст» означает, что физические свойства определены при температуре стенки трубы.

1.  Число Нуссельта при течении жидких металлов (Pr=0.004÷0.05) в трубах рассчитывается по формуле:

 при  ≤10⁴ и 10⁴≤Re≤5*10⁵

или с учетом предельного перехода на ламинарный режим течения при  по формулам:

 при ≤300;  при 300< ≤10⁴.

Указанные формулы применимы для расчета теплоотдачи «чистых» жидких металлов («чистота» жидких металлов определяется содержанием в них кислорода).

1.  Оценка максимальной величины контактного термического сопротивления, связанного с отложениями примесей на стенке трубы при нагреве жидкометаллического теплоносителя, производится по формуле:

 ,

где  ; Nu – для чистого металла; - для загрязненного металла.

1. Коэффициент теплоотдачи при движении нагреваемых воды и углекислого газа сверхкритических параметров в области температур, соответствующих температуре максимума теплоемкости 0.6< <2.6, рассчитывается с учетом влияния свободной конвекции по формуле:

,

где - температура жидкости, соответствующая максимуму теплоемкости при данном давлении; 

 – среднеинтегральное значение теплоемкости в диапазоне температур ;

 - функция, учитывающая влияние свободной конвекции на коэффициент теплоотдачи;

 - параметр, определяющий влияние свободной конвекции;

Значение   определяется по формуле пункта 2;

n – показатель степени.

Если ≤1:

n=0.4 при <1 или >1.2;

n=0.22+0.18   при 1≤ <2.5;

n=0.9 (1- )+1.08 -0.68 при 1< <1.2.

Если >1, n=0.7.

Значение  приведены в табл. 6.

Таблица 6. Значение функции , определяющей влияние свободной конвекции    

Направление течения	k
	0.01	0.02	0.04	0.06	0.08	0.2	>0.4
Вертикальное подъемное Вертикальное опускное Горизонтальное (среднее по окружности значение )	1     1   1	0.88     1   1	0.72     1   1	0.67     1   1	0.65     1   1	0.74     1   1	1.4 k 0 .37     1.4 k 0 .37   1.4 k 0 .1

 

В горизонтальной трубе локальные значения коэффициента теплоотдачи на верхней образующей определяются по формуле:

Приведенные формулы справедливы для труб диаметром 0.005÷0.03 м при l/d>20 в следующем диапазоне изменения параметров: Re=2*10⁴÷8*10⁵; =0.09÷1.0; q= 2.5 10⁴÷2.5 10⁶ Вт/м²; =0.02÷4.0; =1.01÷1.33.