Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Раздел 3. Конвективный тепло- и
МАССООБМЕН 3.1. Основные понятия и определения ¨ Под конвекцией понимают процесс передачи тепла из одной части пространства в другую перемещающимися макроскопическими объемами жидкости или газа. ¨ В зависимости от причины, вызывающей движение жидкости или газа конвекция может быть вынужденной или свободной. ¨ Естественное или свободное движение обусловлено разностью плотностей неравномерно нагретой среды. ¨ Принудительная вынужденная конвекция осуществляется внешними побудителями (насосами, вентиляторами, компрессорами и др.)
Количество тепла, получаемое (отдаваемое) телом при конвективном теплообмене, определяется по закону Ньютона-Рихмана
где Тс — температура поверхности тела, К; Тж — температура окружающей тело жидкой или газообразной среды, К; F — поверхность теплообмена, м2; t — продолжительность теплообмена, с; a — коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2×К). Как правило, в уравнении (3.1) все величины, кроме a, известны. Коэффициент теплоотдачи конвекцией или аналогичный ему безразмерный коэффициент теплоотдачи конвекцией (число Нуссельта) Nu находят по эмпирическим формулам типа: — при свободной конвекции; — при вынужденной конвекции. Здесь C, m, n — константы; Gr — критерий Грасгофа; Re — критерий Рейнольдса; Pr — критерий Прандтля. Свободная конвекция При свободной конвекции в неограниченном пространстве коэффициент теплотдачи вертикально расположенной поверхности определяют по формуле
Значения параметров C и n приведены ниже:
При горизонтальном расположении поверхности теплообмена полученное значение надо увеличить на 30% (поверхность обращена кверху) или уменьшить на 30% (поверхность обращена книзу). Теплоотдача при свободном движении в большом объеме описывается уравнениями: а) для горизонтальных труб при 103 < (Gr×Рr) < 108
Из формулы видно, что критерий теплоотдачи зависит от произведения критерия физических свойств жидкости Pr (Прандтля) и критерия подъемной силы Gr (Грасгофа); б) для вертикальных поверхностей (пластины, трубы) при 103 < (Gr×Рr) < 109
При заданной форме тела данной жидкости величина коэффициента теплоотдачи, следовательно, сильно зависит от размера тела, а также от температурного напора между жидкостью и стенкой. Для двухатомных газов формула (3.4) упрощается и приобретает вид:
Для тел любой формы и размера, расположенных горизонтально и вертикально, для капельных жидкостей и газов может быть использована формула М. А. Михеева
В этой формуле критерии взяты при средней температуре представляющей среднеарифметическую температуру жидкости (взятой вне зоны, охваченной циркуляцией) и стенки. Определяющим геометрическим размером для труб и шаров являются диаметр d, а для плит — их высота h. При значении (Gr×Pr)<1 значение Nu=0,5, и тогда коэффициент теплоотдачи . В этом случае теплоотдача определяется только теплопроводностью среды (случай пленочного режима). Выше были рассмотрены случаи теплоотдачи при свободном движении в очень большом или неограниченном пространстве. Однако, на практике встречаются случаи, когда процесс развивается в малом зажатом пространстве, где движение потоков стеснено. При свободной конвекции в ограниченном пространстве количество переданного тепла определяют по формуле
где — эквивалентный коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К); δ — толщина слоя, участвующего в теплообмене, м; - разность температур на границах слоя, К; — коэффициент, равный = 1 при (Gr×Pr) < 1000 и = 0,18×(Gr×Pr)°,25 при (Gr×Pr) > 1000. При свободном движении щелочных и тяжелых металлов, а также их сплавов рекомендуется следующее уравнение:
В этом уравнении С и n находятся в зависимости от значений числа Gr: при Gr=102 109 С=0,52 и n=0,25 (ламинарный режим); при Gr=109 1013 C=0,106 и n =0,33 (турбулентный режим). За определяющую температуру принята средняя температура пограничного слоя
За определяющий размер приняты: для вертикальных пластин — их высота, для горизонтальных труб — внешний диаметр. Вынужденная конвекция 3.3.1. Конвективный теплообмен при движении жидкости (газа) в трубах
При турбулентном движении газов в трубе:
при 0,5 < Тст/Тг < 1,0
при 1,0< Тст/Тг <3,5
здесь Тст и Тг — средние температуры стенки трубы и потока газа в трубе, К. Физические параметры газа относятся к температуре Тж. Для жидкостей при Pr<100 коэффициент конвективной теплоотдачи определяют из выражения: при нагревании (Тст>Тж)
при охлаждении (Тст<Тж)
Физические параметры в критериях Pr, Re и Nu относятся к средней температуре жидкости. Значение Pr относится к средней температуре стенки. При движении по прямой круглой трубе жидких металлов (Pr<<1) в области 15000 > (Pr×Re) > 300, коэффициент конвективной теплоотдачи может быть найден по формуле
При ламинарном движении жидкости (газа) в трубах коэффициент определяют по формуле
где L, d — длина и диаметр трубы, м. В тех случаях ламинарного движения жидкости, когда произведение (Gr×Рr) > 5×105, свободная конвекция оказывает существенное влияние на коэффициент теплоотдачи. Такой режим течения жидкости называют вязкостно-гравитационным и определяют из зависимости
индексы "ст" и "г" означают, что соответствующие параметры выбираются при температуре стенки Tст и Тг=0,5×(Тж+Тст).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-14; просмотров: 48; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.59.18.83 (0.017 с.) |