Tt=6.75% 0.9% 6 Re/=1.45×105 0 6.75% 120 60 图1.7水流中圆柱表面的压力分布系数和切应力 C P2A C为压差阻力系数,A为垂直于流体方向的管横断面积 C/在较低雷诺数(Re<103)下尚占有一定份额,而当雷诺数 较高时,基本上可以忽略不计.因此,CD的值在雷诺数较高时的特 性则由Cν确定.图1.8表示了CD随雷诺数的变化情况
0-1 0 01 5 6 图1.8横掠圆柱时的总阻力系数 第三节流体在换热器内的流动(Ⅱ)——横掠管束 横掠管束中的某一根管与横掠单管不同,因为在管束之内,与 此管相邻的其他管都会对它发生作用.当流体绕流某一横排管时, 在相邻的两管之间形成了流道的收缩,使压力梯度发生变化,改变 了管表面上的流速分布状况和管尾部的漩涡绕流特性 管束中管子绕流的流线取决于管子的排列方式和管束的几何 参数.通常,管束的排列分为顺排和错排两种.管束的特征尺寸为 相邻两管间中心线之间的横向相对距离Td和纵向相对距离L/d (见图1.9) 6 分 图1.9管束的各种排列方式 10
两种不同排列的管束中,第一排管的绕流状况基本上与单管 相似,而以后各排中,绕流特性就有所变化 顺排管束中,最重要的参数是纵向相对管距.纵向相对管距较 大,管束内的流动与单管近似.纵向相对管距小到一定程度后,各 排之间相互影响(见图1.10).无论是同一纵排内还是纵向各排之 间,管间的漩涡流动特性主要取决于纵向相对管距的大小(见图 1.11) 十)宝 图1.10绕流纵列管排时,不同管距下流线图形的变化 图1.11顺排管束中纵排管的绕流情况 纵向管距很小的顺排管束,可以看作是一个流槽(见图 1.12).其中,流体主流在各纵向管排之间的流槽内流动,而在同 纵排内各管之间则形成停滞区
图1.12纵向相对管距较小时顺排管束中的流动图像 错排管束中,冲向某管迎流面的流体在前驻点形成方向相反 的两个分支.流体在管迎流面部分加速,而在管后部分减速,形成 的漩涡被奔向下游的流体卷走.按照流动特征,可将管外围划分成 流体加速区(A)、流体减速区(B)、涡流区(C)及靠近壁面的回流 区(D),见图1.13 图1.13错排管束深层管周围的流线图 在深层管束中管的表面上,压力分布亦与单管有显著不同.对 于束中管,其压力分布系数定义为 y=0 1.12) 12
式中,P-0—ψ=0时压力,即前驻点压力,P P 任意角度压力,Pa; p—流体密度kg/m3; 管束内最小流通截面上的平均速度,m/s 顺排管束中,P的峰值并不像首排管那样出现在前驻点,而是 出现在流体与管迎流面的撞击点上.撞击点的位置主要取决于顺 排管東的纵向相对管距和雷诺数.另外,在顺排管束中,流体与管 面撞击之后,出现一股倒流(见图1.14),这不仅使此管该区域的 P降低,而且还影响了前排尾部的P值 图1.141.30×1.30顺排管束内的流线图 错排管束中P的分布取决于管束的排列方式.深层管上,雷 诺数的变化亦有相当影响 图1.15示出了顺排与错排管束各自的第一、四两排管表面上 的压力分布情况,相应的参数为:T/d=2.0,L/d=2.0,Re= 10800. 管束中的流动与压力分布密切相关.当流量恒定时,管排最小 流通截面上的流速取决于管的横向节距.其计算公式为 U=U (1.13) 而在任意截面上的平均流速,则可表达成 T/d (1.14) sIn 13