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 |
Теплопроводность тел произвольной формы
Из рассмотренного выше следует, что для каждой формы тела существует определенное уравнение теплопроводности и для тел произвольной формы их применять нельзя. Расчет теплопроводности всех тел можно охватить одной формулой:
Для плоской и цилиндрической стенок, при F 2 / F 1 < 2, где F 1 - площадь внутренней, а F 2 – наружной поверхности, F ср = (F 1 + F 2)/2. Для цилиндрической стенки при F 2/ F 1 > 2
. (29) Расчет теплопроводности сложных объектов обычно производится раздельно по элементам, но этот способ имеет приближенный характер. Если температура стенки в отдельных местах различна, средняя расчетная температура определяется из выражения
, (30) где F 1, F 2,…, Fn – площади участков, имеющих постоянную температуру; t 1, t 2,…, tn – температуры отдельных участков. При многомерном тепловом потоке и сложной конфигурации тел, участвующих в теплообмене, для решения задач обычно делают ряд допущений: 1. Многомерный поток заменяют на одномерный; 2. Неустановившийся режим – установившимся; 3. Сложная конфигурация – более простой. К числу экспериментальных методов исследуемых процессов теплопроводности относится метод аналогий. Здесь исследование тепловых явлений заменяется изучением аналогичных явлений, имеющих тот же характер протекания процессов. Математически аналогичные явления описаны одинаковыми дифференциальными уравнениями и условиями однозначности. Это, например, электротепловая и гидротепловая аналогии.
2.9 Контрольные вопросы
1. Что такое плотность теплового потока или тепловая нагрузка поверхности. 2. Закон Фурье. 3. Что такое коэффициент теплопроводности? 4. Как влияет температура на значение λ и в каких пределах меняется λ для различных материалов? 5. Как производится вывод формулы для расчета q при передаче теплоты через плоскую многослойную стенку? 6. Что такое эквивалентный коэффициент теплопроводности? 7. Как рассчитывается теплопроводность однослойной цилиндрической стенки?
8. Как рассчитывается теплопроводность многослойной цилиндрической стенки? 9. В каком случае пренебрегают кривизной стенок труб? 10. По какой формуле определяется λэкв при расчете многослойной трубы? 11. Каковы особенности расчета теплопроводности тел произвольной формы? 12. Что такое термическое сопротивление теплопроводности.
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
Общие положения
Это молярный процесс переноса теплоты вместе с потоком теплоносителя, иными словами, конвекция происходит только в упругих и неупругих жидкостях. Передача теплоты конвекций всегда связана с теплопроводностью. Совместный процесс передачи теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективный теплообмен. Различают вынужденную и естественную (свободную) конвекцию. В первом случае жидкость или газ движутся за счет внешних для данного процесса сил. Во втором – за счет разности плотностей нагретых и холодных частиц. Свободное движение может появиться в жидкости с переменной плотностью только в случае нахождения в поле массовых сил. Вынужденное движение обычно сопровождается свободным, причем относительное влияние последнего тем больше, чем больше разница температур отдельных частиц и чем меньше скорость вынужденного движения. В силу сложности конвективного теплообмена его прикладные задачи решаются следующими путями: 1. Приближенные эмпирические уравнения (для простейших случаев). 2. Путь совместного решения системы дифференциальных уравнений, описывающих сложные процессы теплообмена в их элементарной форме. 3. Единственно точным методом решения задач конвективного тепло- обмена является метод эксперимента. Всякий раз проводить эксперимент практически невозможно, поэтому на помощь приходит теория теплового подобия и теплового моделирования, позволяющая распространять выводы, полученные в ходе контрольного эксперимента, на всю область подобных (в тепловом отношении) явлений и процессов.
если теплота передается от стенки
, (31)
коэффициент теплоотдачи (коэффициент пропорциональности); t с – температура стенки; t ж– температура жидкости.
Коэффициент теплоотдачи
, который представляет собой количество теплоты, переносимой в ходе конвективного теплообмена между твердой поверхностью и подвижным теплоносителем (упругой или капельной жидкостью) в течение единицы времени через единицу площади при температурном напоре, равном 1 градус.
обычно находится в следующих пределах
;
- «-;
и более - «-.
Пограничный слой |
Одним из самых значимых факторов, определяющих интенсивность теплообмена, является режим движения жидкости. Известно, что имеются два режима движения: ламинарный и турбулентный, которые определяются особым безразмерным комплексом |
, который называется критерием (числом) Рейнольдса Re. Переход ламинарного режима движения в турбулентный происходит при критическом значении этого критерия Reкр=2000.
Различают естественную и искусственную турбулентность.
При любом виде турбулентности в тонком слое у поверхности из-за наличия вязкого трения течение жидкости затормаживается. Образуется динамический пограничный слой толщиной |
в котором скорость падает от значения скорости потока вдали от поверхности до нуля на самой поверхности.
Теоретическое исследование конвективного теплообмена, основанное на теории пограничного слоя, проведено Л.Прандтлем (1904 г.).
Если температуры жидкости и потока
неодинаковы, вблизи поверхности
образуется тепловой пограничный
слой, где происходят все изменения
температуры.
На рис. 6 показаны графики зави-
симости температуры и скорости жид-
|
кости, нагреваемой поверхностью, от
расстояния до этой поверхности.
Рис. 6
В данном случае толщины теплового |
и динамического |
пограничных слоев не совпадают. Однако эти толщины могут и совпадать, что оценивается числом Рr (см. 3.6).
Механизм и интенсивность переноса теплоты определяется характером движения жидкости в пограничном слое. Если ламинарный – то теплота переносится теплопроводностью. Если турбулентный – то перенос теплоты обусловлен турбулентным перемешиванием жидкости. Интенсивность такого переноса теплоты существенно выше.
Если при теплоотдаче между жидкостью и стенкой направление теплового потока от жидкости к стенке, то коэффициент теплоотдачи обозначается как |
, если наоборот - |
| Поделиться: |
Читайте также:
Последнее изменение этой страницы: 2021-01-14; просмотров: 201; 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 - 3.144.202.167 (0.02 с.)