Для приближенных расчетов при турбулентном режиме течения для определения поля скорости в трубах можно принять зависимость

1--\ -1/

где т = 7ч-10; большим числам Re соответствует большие т.

Формула может быть распространена на трубопроводы некруглого сечения путем введения эквивалентного диаметра d:

где /-площадь проходного сечения, м; П-смоченный жидкостью периметр, м.

Таким образом, потеря напора на преодоление сил трения в межреберных каналах охладителя на участке безотрывного течения определяется по формуле

АЯ„.,=р1/, (7.12)

где X определяется по формуле (7.10) в зависимости от режима течения.

Режим течения определяется числом Рейнольдса на входе в межреберный канал:

Re,,---.

(J-,.. tjHeKOTopbie величины и зависимости, характеризуюгцие ла-нарный и турбулентный режимы течения в трубе, представлены в табл. 7.8.

В реальных трубопроводах имеются участки с резким поворотом, тройники. Все эти элементы, характеризующиеся малой длиной, но большими гидравлическими потерями, принято называть местными сопротивлениями. Увеличенные цотери в местных сопротивлениях связаны, главным образом, с отрывом потока и образованием вихревых зон, поэтому они в очень малой степени зависят от числа Re.

Потери в местных сопротивлениях обычно выражают в долях от динамического давления:

АЯ„., = „.,рЖ2, (7.13)

.где -коэффициент местного сопротивления, зависящий от характера препятствия, которым вызываются указанные сопротивления.

Потери напора в местных сопротивлениях охладителя обусловлены сужением при входе в ребристую решетку охладителя и расширением потока при выходе из нее. В теплоотводах типа оребренной пластины дополнительно учитываются потери давления, обусловленные разветвлением потока. 306

;.i0.nniu (>с11овные зависимости, характеризующие режимы течения воздуха к охладителях

Параметр режима течения воздуха в охладителе

Режим течения

ламинарный

турбулентный

Закон сопротивления

X=64/Re

X=ARe-"

Диапазон чисел Re

Re<2300

1) 2300 < Re < 10*; /1=0,316; т = 0,25

2) 10<Re<8-10; /1=0,105; m=0,l6

Закон скоростей

Отношение максимальной скорости к средней

1,17-1,22

Коэффициент местного сопротивления определяют, как правило, экспериментально.

Потери напора при входе в ребристую решетку охладителя определяют как потери напора при входе в единичный межреберный канал.

При входе в прямую трубу поток обтекает кромку входного отверстия, но при недостаточно округленной форме входного отверстия поток по инерции отрывается вблизи входа от внутренней поверхности. Этот отрыв потока и вызванное им вихреобразование являются основными источниками потерь давления при входе. Отрыв потока от стенок трубы влечет за собой уменьшение поперечного сечения (сжатие) струи. При входе потока в прямую трубу постоянного поперечного сечения коэффициент определяется двумя параметрами:

относительной толщиной стенки входной кромки трубы и относительным расстоянием от обреза трубы, в которую она заделана.

Единичный межреберный канал охладителя можно расссмат-ривать как изолированный канал с утолщенной входной кромкой. Минимальное значение коэффициента сопротивления которое может быть достигнуто при утолщении входной кромки, равно 0,5.

При входе потока из ребристого охладителя также имеют место потери давления. При увеличении проходного сечения поток не сразу заполняет все сечение, вследствие чего образуются угловые вихревые области, являющиеся источником дополнительных потерь; часть энергии потока расходуется на поддержание движения в этих областях.

При внезапном расширении поперечного сечения трубы возникают так называемые потери на «удар». Коэффициент сопротивления удара в случае равномерного распределения скоростей по сечению трубы перед ее расширением и турбулентного течения (Re > 3500) зависит только от отношений площадей узкого и широкого сечений или степени

расширения и = /2/0 •

В широком сечении при внезапном расширении образуется струя, отделенная от остальной среды поверхностью раздела, которая распадается и свертывается в мощные вихри. Длина участка, на котором происходит вихреобразование и постепенный переход вихрей в полное растекание потока по сечению, составляет примерно 8-12 ДГ (где ДГ-диаметр гидравлический широкого сечения). Потери на удар при внезапном расширении обусловливаются указанным вихреобразованием на этом участке.

При числе Рейнольдса в пределах 10 < Re < 3500 (ламинарный и переходный режимы течения) коэффициент сопротивления удара зависит не только от отношения площадей Fq/F2, но и от числа Re, а при Re<10-только от этого числа.

В реальных условиях распределение скоростей в участке перед внезапным расширением, как правило, также не бывает равномерным. Это обстоятельство заметно сказывается на действительных потерях, существенно повышая их.

Применительно к существующим теплоотводам коэффициент сопротивления удара определялся приближенно, так как чрезвычайно трудно определить точное распределение скоростей при выходе потока из межреберных каналов теплоотвода.

И для переходного, и для турбулентного режимов течения коэффициент сопротивления удара определялся по диаграмме. Предполагается, что при выходе потока из ребристой решетки охладителя имеет место распределение скоростей по степенному закону. Степень расширения определяется как отношение площади, через которую течет поток воздуха, к площади всего канала, в котором установлен теплоотвод.

Для теплоотводов охладителей из оребренных профилей учитываются потери напора на разветвление.

В изогнутых трубах и каналах вследствие изменения направления потока появляются центробежные силы, направленные от центра кривизны к внешней стенке трубы. Этим обусловливаются повышение давления у внешней стенки и понижение его у внутренней при переходе потока из прямолинейного участка трубы в изогнутый. Скорость потока получается соответственно меньшей у внешней стенки и большей у внутренней. Таким образом, в этом месте вблизи внешней стенки проявляется диффузорный эффект, а вблизи внутренней стенки -конфузорный. 308