Теплоотдача с жидкостной стороны стенки

Необходимо подобрать уравнение подобия для теплоотдачи в кольцевом щелевом канале для условий, при которых режим течения жидкости вероятнее всего будет турбулентным.

1)Вычисляют определяющую температуру

T_f – средняя температура жидкости, определяется как полусумма входной и выходной температур:

Температура  на входе задана, а температура  определяется из уравнения теплового баланса – тепловой поток, подведенный к охладителю на данном участке , полностью расходуется на его нагрев:

, где С_рH2О=4,19

.

2)Вычисляют или задаются температурой стенки T_w2.

Она не должна быть ниже заданной температуры охладителя и выше температуры его кипения.

Пусть T_w2=350 K.

3)Вычисляют числа подобия Re и Pr при определяющей температуре и проверяют охваченность рассчитываемого случая областью исследования уравнения подобия.

Необходимые для вычисления чисел подобия теплофизические свойства берутся при определяющей температуре T_f=284,5K; число Pr_w вычисляется при температуре стенки со стороны жидкости T_w2=350 К.

; ; ;

;       

; ; ; .

- средняя скорость движения потока газа, м/с; - диаметр кольцевого щелевого канала; - кинематический коэффициент вязкости.

 Пусть , тогда

, где - площадь сечения канала. Её можно вычислить как

.

.

   4)Вычисляют число Nu.

Уравнение подобия М.А. Михеева

                                                                   (18)

По этой формуле определяются средние значения коэффициента теплоотдачи в трубах и каналах при турбулентном режиме течения жидкости. Она справедлива для канала любой формы, в том числе и для кольцевого.

Число Nu можно найти и по-другому, используя коэффициент теплоотдачи a_f, который определяется как

;

5)Вычисляют ширину кольцевого щелевого канала δ₁.

   , ; где δ₁ – ширина кольцевого щелевого канала, которая является искомой величиной.

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы было проанализировано явление радиационно-конвективного теплообмена, расчету которого посвящена данная задача. В первой части работы рассмотрен конвективный теплообмен между стенкой камеры сгорания и высокотемпературным газовым потоком, имеющим большую скорость движения. В результате найдена плотность конвективного теплового потока q_к=4,5 МВт/м². Во второй части рассматривался радиационный теплообмен между газом и стенкой. В итоге рассчитана плотность радиационного теплового потока q_р=1,03 МВт/м². И в последней, третьей, части определена искомая ширина кольцевого щелевого канала δ =0,26 мм.

Список литературы.

1. Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф, Тишин А. П., Теория ракетных двигателей. – М.: Машиностроение, 1969.

2. Болгарский А. В., Голдобеев В. И, Идиатуллин Н. С. Сборник задач по термодинамике и теплопередаче. – М. Высшая школа, 1972.

3. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972.

4. Идиатуллин Н. С, Методическое пособие к курсовой работе по теории теплообмена. – Казань: Изд-во КАИ, 1974.

5. Исаченко В. П., Осипова В. А, Сукомел А. С. Теплопередача. – М.: Энергия, 1981.

6. Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

7. Мухачев Г. А., Щукин В. К, Термодинамика и теплопередача: учеб. для авиац. Вузов. М.: Высшая школа, 1991.

8. Теория тепломассообмена: учебник для технических университетов и вузов / Под ред. А. И. Леонтьева. – М.: Изд-ва МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997.

9. Юдаев Б. Н. техническая термодинамика. Теплопередача: учеб. для неэнерг. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1988.