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 |
Теплоотдача. Закон Ньютона - Рихмана.
Теплоотдача - это конвективный теплообмен между жидкостью и поверхностью твердого тела при их непосредственном соприкосновении. Жидкость - это среда, обладающая свойством текучести, т.е. неограниченное дополнительное изменение формы под действием малых сил. Конвекция - это способ переноса теплоты в жидкостях и газах. Различают: -естественную (свободную) -вынужденную Свободная - это перемещение жидкости, вызванное исключительно подъемными силами, возникшее вследствие изменения ρ жидкости и определяется разностью температур жидкости, и поверхности с которой она соприкасается. Вынужденная - проявляется под действием внешних сил (компрессор, насос, вентилятор). Согласно закону Ньютона – Рихмана, кондуктивный теплообмен предстает уравнением: берется по модулю, поскольку разность всегда положительная. α - коэффициент теплоотдачи, характеризует её интенсивность. Количество теплоты в единицах времени Дж/с = Вт, приходится на единицу площади поверхности 1м2, при разности температур в 1К. Коэффициент теплоотдачи есть характеристика процесса, и может быть определён расчетным путем (в отличие от физических параметров C, ρ, которые табулированы). Величина обратная α Þ
где Rα- термическое сопротивление теплоотдачи. α = f(ω, tс, tж, C, ρ, λ, v, a) -форма и размеры где Nu- число Нуссельта, безразмерный коэффициент теплоотдачи, l*- определяющий (характерный) размер, λж- теплопроводность жидкости, физический параметр, и другие параметры, определяются при характерной (определяющей) температуре, в её качестве может быть рассмотрены: tж, tс, tср,=(tс+tж), она зависит от постановки задачи. l*- размер, который сильнее всего влияет на интенсивность теплоотдачи: dвн, dн, l, h, dэкв, bmin
Гидродинамический и тепловой пограничные слои.
Ламинарный режим - упорядоченный, в xкр1 наблюдается завихрения, а в xкр2- турбулентный режим. δп – толщина пограничного слоя (ламинарного) δт – турбулентный слой δлп- толщина ламинарного подслоя
Наличие ламинарного подслоя будет определять коэффициент термического сопротивления теплоотдачи, определяется термическим сопротивлением теплопроводности. n –толщина пристенного слоя. Решая эти уравнения совместно, имеем Аналитическое определение α невозможно. Теория подобия служит базой для моделирования процессов и аппаратов. Основная цель этой теории - это обобщить зависимости, полученные каким-либо способом на основе отдельных экспериментов, распространить эти результаты на ещё не изученные объекты. В общем случае для подобных систем должно соблюдаться гидродинамическое, геометрическое и тепловое подобие.
b1 b2 1 ) Число Нуссельта - это безразмерный комплекс, число подобия. Теория подобия рассматривает подобные явления
2) Числа гидродинамического подобия - число Фруда характеризует соотношение сил тяжести и сил инерции при вынужденном движении жидкости. - число Грасгофа β- температурный коэффициент объёмного расширения g=9,8; ∆t- температура |tс- tж|; υ- кинематическая вязкость; l*- определенный размер; t*- определенная температура, по ней определяется физические параметры, входящие в числа подобия (λ, υ, ρ, a), характеризует соотношение между подъёмной силой возникающей в среде, следует разности плотностей и силами молекулярного трения. - число Рейнольдса безразмерная скорость, режимный фактор, характерное соотношение между силами инерции и вязкости, который определяет гидродинамический режим вынужденного течения жидкости. - число Эйлера ∆P- гидравл. сопротивление. Служит мерой соотношений перепада статических давлений в потоке (гидравл. сопротивления) к кинетической энергии потока. 3) Числа теплового подобия – число Фурье τ- безразмерное время. Характеризует связь между скоростью изменения температурного поля физическими параметрами и размерами тела - число Био λст- теплопроводность стенки. Устанавливает соотношение между теплоотдачи с поверхности тела и подвода теплоты из внутренних слоев тела к поверхности кондукцией.
- число Пекле характеризует соотношение между переносом теплоты конвекций и кондукцией в потоке. - число Прандтля характеризует влияние физических свойств жидкости (υ, a), является мерой подобия полей температур и скоростей. - число Рэлея - число Нуссельта характеризует интенсивность теплоотдачи - безразмерный коэффициент теплоотдачи. Критериальное уравнение теплоотдачи Nu = f(Fa, Re, Gr, Pr)- нестационарный теплообмен. Примечание: различные определяемые и определяющие числа – они содержат все известные числа, определяемые – неизвестные. Nu = f (Re, Gr, Pr) - стационарный теплообмен Nu = f (Re, Pr) - вынужденное Nu = f (Gr, Pr) - свободное Теоремы подобия: 1) Подобные между собой явления имеют одинаковые числа подобия – т. Бертрана 2) Исходные математические уравнения характеризующие данное физическое явление всегда могут быть представлены в виде зависимости между числами подобия (уравнения подобия), характеризует это явление – т.Букингема 3) Подобны те явления, условия, однозначности которых подобны и для которых числа подобия состоят из условия однозначности численно равны – т. Кирпичева - Гухмана. Критериальное уравнение в виде степенной функции. Nuжd- среднее значение, ж- температура жидкости опред-я, d- опред-ий размер- диаметр, c, m, n, k- коэффициент и показатели степени
C, m, n, k- зависят от -режима течения жидкости (ламинарный, турбулентный, переходной) -физические свойства жидкости -от характера обтекания поверхности (продольное, поперечное) -состава поверхности (одиночная труба, пучок труб) -условия теплообмена (при свободной, при вынужденной конвекции) -агрегатное состояние (постоянство или изменение) Ε-поправки, Ес- поправки, учитывающие влияние направления теплового потока на теплоотдачу. Если средой является газ, то Ес=1. Для воздуха CRem Еl- поправка, учитывающая влияние начального участка стабилизации
Еl=1 1, Еl=1,9 5 Еl=1,44 10 Еl=1,28 20 Еl=1,13 30 Еl=1,05 40 Еl=1,02 Для длинных труб , εℓ = 1. В конце начального участка наступает стабилизация темп.поля ламинарное турбулентное
1) lнтурб< lнлам 2) αстабтурб>αстаблам (стаб- стабилизированный) 3) αна нач. уч-ке>αстб
При свободной конвекции Турбулизация
Теплоотдача при поперечном обтекании труб и трубных пучков. Nu= CRemGrnPrkEcElEn - среднее значение, ж-опр.температура жидкости, d-опр.размер-диаметр , с-температура стенки , ж-температура жидкости
Обтекание одиночной трубы min толщина слоя Турбулизация
при Re = 10-103, с = 0,5; m = 0,5; k = 0,38 при Re = 103- 2*105, с = 0,25; m = 0,6; k = 0,38
для возд. с = 0,43; m = 0,5
для возд. с = 0,216; m = 0,53
Срыв потока
Пучок труб Еп = ЕiЕψЕs, Еi - множитель, учитывающий N ряда труб в пучках, Е1=0,6; Е2(шахм)=0,4; Е2(корид)=0,9; Е3=1 Продольный Поперечный
S2 S2 j S1 60 S1 dн 30 0 происх.турбулиз.
Коридорный пучок Шахматный пучок Интенсивность Интенсивность
С 3-го ряда установившийся теплообмен, Е4-коэффициент, учитывающий влияние угла атаки потока на пучок -если < атаки 0, Е4=1 30°, Е4=0,95 60°, Е4=0,67 80°, Е4=0,55 Еs- влияние относительных поперечного и продольного шагов. относительный шаг
Для шахматного пучка при S1/S2<2, Еs= (S1/S2)1/6 S1/S2≥2, Еs=1,12 Для коридорного пучка Еs= (S2/dн)0,15 Для коридорных пучков c=0,26; m=0,65; k=0,33 Для шахматных пучков c=0,41; m=0,6; k=0,33 Турбулизация потока в шахматном пучке выше, чем в коридорном, и теплоотдача при прочих равных условиях выше.
Теплоотдача при кипении и конденсации выше, чем в однофазной жидкости, за счет фазового перехода. Теплоотдача при кипении ∆t- степень перегрева жидкости стенки относительно tн режимы кипения в большом объёме: 1) Исп. при активной конвекции а; 2)Пузырьковый режим кипячения b, пленочное кипение.
Плотность теплового потока достигает своего max значения. называемого критическим qкр1, r- удельная теплота парообразования, σ-коэффициент поверхностного натяжения жидкости, ρ- плотность Для воды при атмосферном давлении ∆tкр=23-27°С αкр=46,5*103 Вт/м2К qкр= 1,16*106 Вт/м2 Лобунцов предложил Критериальное уравнение теплоотдачи: σ- коэффициент повышения натяжения α=3,0q0,7p0,15 α= 38,7∆t2,33p0,5 q- плотность теплового потока p- давление в барах ∆t- разность температур Теплоотдача при конденсации tс < tн В зависимости от состояния поверхности, природы жидкости конденсация может быть - пленочная - капельная кондуктивный перенос
конвективный
Кd- критерий конденсации, Grан - критерий Галилея Grан = q(l*)2/ υн2 Кн - критерий Кутателадзе Кн = r/(сp∆tн)
Определенный размер - высота или диаметр горизонтальной трубы Коэффициент с для вертикальных труб и стенок 0,42, для горизонтальных 0,72 mв=0,28; mг=0,25. Эмпирические формулы для определения среднего коэффициента теплоотдачи. с=0,943-вертикальная труба, d опр. с=0,728-горизонтальная труба, d опр. l*→d
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-10-24; просмотров: 231; 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 - 3.17.150.163 (0.124 с.) |