Convectia fortata la curgerea fluidelor prin conducte (tevi)

Convectia fortata la curgerea fluidelor prin conducte (tevi)

In functie de valorile criteriului Reynolds, Re, la curgerea fluidelor prin conducte se intalnesc trei regimuri de curgere:

Re < 2320 - regim laminar;

2320 < Re < 10⁴ - regim tranzitoriu;

Re > 10⁴ - regim turbulent.

In regim laminar si tranzitoriu, transferul de caldura este determinat de existenta simultana a miscarii libere si fortate, iar in regimul turbulent, transferul de caldura depinde numai de miscarea fortata.

Pentru regimul laminar de curgere, ecuatiile criteriale de calcul, pe domenii de valabilitate, sunt prezentate in tabelul 2.8.

Tabelul 2.8

Semnificatia notatiilor:

- indicele inferior "m" indica faptul ca temperatura determinanta este temperatura medie calculata cu relatia t_m = 0,5 . (t_p + t_f), [^OC];

- dimensiunea determinanta X, [m], pentru calculul criteriilor Nusselt, Grashof si Reynolds este diametrul interior al conductei, d_i ;

e_t. - coeficient de corectie ce tine seama de sensul fluxului de caldura; (fluid - perete sau perete - fluid); se foloseste la diferente mari de temperatura intre perete si fluid si in cazul lichidelor viscoase:

- in general (2.60)

- pentru lichide viscoase (2.61)

Se mai recomanda e_t = 1,05, pentru procese de incalzire si e_t = 0,95, pentru procese de racire;

e_L - coeficient de corectie ce tine seama de intensificarea transferului de caldura pe portiunea de intrare in conducta, cu valori prezentate in tabelul 2.9.

Tabelul 2.9

Pentru regimul tranzitoriu de curgere, ecuatiile criteriale de calcul sunt prezentate in tabelul 2.10.

Tabelul 2.10

Semnificatia marimilor:

- indicele inferior "f" indica faptul ca temperatura determinanta este temperatura medie a fluidului, t_f, [^oC];

- Ko - criteriul Kondratiev; valorile Ko = f(Re) sunt date in tabelul 2.11 ;

- dimensiunea determinanta X, [m], pentru calculul criteriilor Nusselt, Grashof si Reynolds este diametrul interior al conductei, d_i ;

e_t. - coeficient de corecie ce tine seama de sensul fluxului de caldura; (fluid -

perete sau perete - fluid) , calculat cu relatiile anterioare;

Tabelul 2.11

e_L..- coeficient de corectie ce tine seama de intensificarea transferului de caldura pe portiunea de intrare in conducta; pentru regimul tranzitoriu, respectiv, turbulent:e_L.=f(Re,L/d_i), cu valori prezentate in tabelul 2.12.

Tabelul 2.12

Pentru regimul turbulent de curgere, ecuatiile criteriale de calcul sunt prezentate in tabelul 2.13.

Tabelul 2.13

Semnificatia notatiilor:

- indicele inferior "f" indica faptul ca temperatura determinanta este temperatura medie a fluidului, t_f, [^oC];

- dimensiunea determinanta X, [m], pentru calculul criteriilor Nusselt, Grashof si Reynolds este diametrul interior al conductei, d_i ;

e_t. - coeficient de corectie ce tine seama de sensul fluxului de caldura; (fluid - perete sau perete - fluid) , calculat cu relatiile anterioare;

e_L..- coeficient de corectie ce tine seama de intensificarea transferului de caldura pe portiunea de intrare in conducta, e_L.=f(Re,L/d_i), cu valori prezentate in tabelul 2.12.

Indiferent de regimul de curgere, in cazul in care teava este infasurata sub forma de serpentina cu raza R, [m], intervine coeficientul de corectie e_R calculat cu relatia:

(2.66)