Обтекании одиночного

омывания, учитывающий неодинаковые условия обтекания поверхности потоком (неравномерное распределение теплоносителя по трубкам, застойные зоны при сложном течении теплоносителя и т.д.); коэффициент, учитывающий наличие неконденсирующихся газов в паре (см. рис. 10.5). При расчете коэффициента теплопередачи зачастую приходится учитывать загрязнение поверхности теплообмена пылью, золой, накипью. Это делается путем введения дополнительных идеальных термических сопротивлений загрязнения (6Д)з.

от первой на 90°, вызывает уменьшение коэффициента теплоотдачи (олок/а—0,6). Наличие точек касания шаров в горизонтальной плоскости (в минимальном для прохода газа сечений) уменьшает относительный коэффициент в меньшей степени, чем в лобовой области (алок/а=0,75), но в этом же сечении имеют место максимальные значения локального коэффициента теплоотдачи, равные аЛОк/а=1,45. Наименьшие значения локального коэффициента теплоотдачи (аЛОк/а = 0,53) обнаружены в точках касания электрокалориметра с другими шарами в кормовой области, где существует обширная застойная зона газа. Таким образом, максимальная относительная разница в локальном коэффициенте теплоотдачи по поверхности шарового калориметра при наличии десяти точек касания с другими шарами (пористость канала <~0,4) имеет место между точками обтекания поверхности сферы в минимальном живом сечении и точками контакта в кормовой области а"окС /а""" =2,75.

где постоянные Сия зависят от режима свободного движения и условий обтекания поверхности. Они являются функциями GrPr и определяются из следующей таблицы:

Форма и размеры поверхности теплообмена существенно влияют на теплоотдачу. В зависимости от этих факторов может резко меняться характер обтекания поверхности, по-иному строится пограничный слой. В технике имеется большое многообразие поверхностей нагрева. Каждая такая поверхность создает специфические условия движения и теплоотдачи:

В нейтральных электролитах окислителем является растворенный кислород, и /гальв (ток от МА к Мк) увеличивается в зависимости от скорости, с которой кислород поступает на поверхность Мк (скорость повышается с ростом концентрации-кислорода и скорости обтекания поверхности металла). Если эта величина постоянна, скорость коррозии приблизительно пропорциональна площади катода. В кислых электролитах, кроме соотношения площадей, особую значимость приобретает природа катода, так как реакция выделения водорода является тогда преобладающей катодной реакцией, и ее скорость при данном потенциале зависит от постоянных Тафеля, определяемых природой металла.

Наряду с ингибиторами в коррозионной среде могут находиться ионы, ускоряющие скорость коррозии за счет депассивирующего-действия (С1~, Вг~, I"), образования комплексных соединений (NH3, CN~), увеличения скорости катодной реакции (например, Fe3+=e±Fe2+, Си2+з=±Си+). Как правило, скорость коррозионного процесса возрастает с увеличением скорости подвода окислителя в зону реакции. При больших скоростях имеет место совместное воздействие коррозии и абразивного износа (струевая коррозия, эрозионная коррозия). При нарушении гидродинамических условий обтекания поверхности металла в местах отрыва струи возникает корро-зионно-кавитационное разрушение.

Во втором случае скорость обтекания поверхности постоянна, изменения в тепловом потоке и трении вдоль пластины достаточно малы,, хотя возможен переход от ламинарного режима течения к турбулентному, сопровождающийся изменениями теплового потока и трения. Решения, полученные для плоской пластины, могут быть приближенно использованы для расчета нагрева боковых поверхностей крыла или корпуса ракеты, лопаток газовых турбин, стенок камеры сгорания, расширяющейся части сопла, а также во всех других случаях с малыми ускорениями потока.

В работах [Л. 104, 430] исследован процесс радиационного теплообмена ламинарного потока с заданным профилем скоростей, текущего в канале. При этом тад же, как и в исследованиях внешней задачи обтекания поверхности, пренебрегается аксиальным переносом тепла за счет теплопроводности и излучения. Далее автор, исходя из результатов исследования чисто конвективного теплообмена на стабилизированном участке, делает допущение о постоянстве безразмерного температурного профиля в каждом сечении потока, что позволяет свести задачу к одномерной. При описании радиационного теплообмена автором используются интегральные уравнения теплообмена излучением применительно к плоскому слою. Представляя искомую функцию безразмерной температуры в виде одномерного ряда Тэйло-ра по оптической толщине слоя и подставляя ее в исходное интегральное уравнение, автор приходит к нелинейному дифференциальному уравнению, решаемому затем численно. При этом производится ограничение первыми тремя членами ряда, что дает дифференциальное уравнение второго порядка. Полученные результаты численного решения были сопоставлены автором [Л. 104] с решениями методом диффузионного приближения и приближения оптически тонкого слоя.

В свою очередь, величина б зависит от условий обтекания поверхности, что при прочих равных условиях дает различное значение коэффициента теплоотдачи. Поэтому при одинаковых

значениях критериев Re и Рг численное значение постоянных коэффициентов в функции (164) может быть различным для различных условий обтекания поверхности.

Количество выпадающей кислоты зависит также от условий подвода ее к поверхности. Оно увеличивается при усилении обтекания поверхности газовым потоком, содержащим кислоту.

3-10. На экспериментальной установке исследовалась теплоотдача при поперечном обтекании одиночного цилиндра воздухом. В результате опытов получены значения коэффициентов теплоотдачи Oi и а.2, Вт/(м2-°С), для двух цилиндров диаметром соответственно ?^ = 10 мм и о?2=20 мм при постоянной температуре tm=20° С и различных скоростях набегающего потока w, м/с.

Расчет теплоотдачи при поперечном обтекании одиночного цилиндра воздухом можно производить по следующим формулам [3J:

При обтекании одиночного цилиндра под углом атаки, не равным 90°,

Расчет теплоотдачи при поперечном обтекании одиночного цилиндра капельной жидкостью можно производить по следующим формулам [4]:

6-11. Определить отношение коэффициентов теплоотдачи при поперечном обтекании одиночного цилиндра капельной жидкостью в условиях нагревания (<хн) и охлаждения (а0х) жидкости.

ОБТЕКАНИИ ОДИНОЧНОГО ЦИЛИНДРА И ТРУБНЫХ

Одиночный цилиндр. При обтекании одиночного цилиндра средний по периметру коэффициент теплоотдачи рассчитывается по формуле

Одновременно с целью отработки методики эксперимента были поставлены опыты по исследованию теплоотдачи при поперечном обтекании одиночного цилиндра [116]. На рис. 7.5 изображены кривые распределения локальной теплоотдачи по окружности одиночного цилиндра, омываемого расплавленным натрием. Коэффициент теплоотдачи достигает максимального значения на лобовой образующей цилиндра (ф = 0°). По направлению к кормовой зоне коэффициент теплоотдачи плавно падает, достигая минимума при ср=180°. На рис. 7.6 сопостав-

лены кривые распределения теплоотдачи при обтекании одиночного цилиндра расплавленным натрием (Ргт& «0,007) и воздухом (Рг«0,7). Наблюдается заметное различие в характере распределения теплоотдачи по окружности цилиндра. Отсутствие максимума тенлоот-

дачи в кормовой зоне при обтекании одиночного цилиндра жидким металлом объясняется более слабым влиянием гидродинамики потока на теплоотдачу в связи с высокой теплопроводностью среды.

При продольном обтекании одиночного цилиндра кривизна поверхности сказывается на формировании гидродинамического и теплового пристенных слоев жидкости незначительно [125]. В этом случае поверхность цилиндра может рассматриваться как пластина, омываемая вынужденным потоком жидкости. При наличии поверхностей, ограждающих цилиндр, последние влияют на распределение скоростей и температур в потоке жидкости. В зависимости от геометрии ограждающей поверхности ее влияние различно. В системе из цилиндров, омываемых в продольном направлении, скорость жидкости в узких просветах между ними снижается, а в широких просветах увеличивается. В общем случае характер распределения температуры на поверхности цилиндра по периметру может зависеть от таких факторов, как относительный шаг и взаимное расположение цилиндров в пучке (квадрат, треугольник), турбулентность потока (число Re), относительная длина, физические свойства теплоносителя (число Рг, Яж) и