Тема 9. Теплоотдача при свободном движении жидкости

Содержание темы.

Факторы, обуславливающие свободное движение. Распределение температур и скоростей. Характер движения жидкости вдоль вертикальной стенки, вблизи горизонтальных труб и пластин. Результаты теоретического расчета теплоотдачи при естественной конвекции. Экспериментальные исследования. Расчетные уравнения. Свободная конвекция при переменном ускорении массовых сил. Методика расчета теплоотдачи при естественной конвекции в ограниченном пространстве.

Литература: [1,гл.10]

Методические указания.

Усвойте классификацию процессов теплоотдачи при свободном движении жидкости. Умейте выбрать критериальную формулу для каждого случая и пользоваться каждой формулой для расчета коэффициентов теплоотдачи.

Вопросы для самопроверки.

9.1. Включается ли в состав числа Рэлея Ra число Грасгофа Gr? (Да, нет).

9.2. Подобны ли распределения температуры и скорости по толщине пограничного слоя при свободном ламинарном движении жидкости вдоль вертикальной пластины в неограниченном объеме? (Да, нет).

9.3. Верно ли, что при свободной конвекции вдоль вертикальной пластины в неограниченном объеме в случае ламинарного режима коэффициентов теплоотдачи, средний на участке высотой x, больше, чем коэффициент теплоотдачи местный на высоте x? (Да, нет).

9.4. Можно ли моделировать условие tс=const при свободной конвекции на вертикальной стенке, используя внешнюю поверхность вертикальной трубы, обогреваемой изнутри насыщенным паром? (Да, нет).

9.5. Можно ли моделировать условие tс=const при свободной конвекции на вертикальной стенке, используя внешнюю поверхность вертикальной трубы, обогреваемой пропусканием через нее электрического тока? (Да, нет).

9.6. Всегда ли на участке ламинарной свободной конвекции местный коэффициент теплоотдачи уменьшается по мере перемещения вдоль вертикальной стенки? (Да, нет).

9.7. Может ли местный коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции жидкости вдоль вертикальной стенки быть больше на участке ламинарного обтекания, чем на участке турбулентного обтекания? (Да, нет).

9.8. Возможна ли свободная конвекция на участке вдоль вертикальной стенки без участка с ламинарным движением? (Да, нет).

9.9. Возможна ли свободная конвекция вдоль вертикальной стенки без участка с турбулентным движением? (Да, нет).

9.10. Верно ли, что коэффициент теплоотдачи при свободном ламинарном движении возле стенки (вертикальной) в неограниченном объеме больше в случае qc=const и меньше в случае tc=const? (Да, нет).

9.11. Зависит ли местный коэффициент теплоотдачи при турбулентном движении возле вертикальной стенки в неограниченном объеме от высоты участка стенки? (Да, нет).

9.12. Известен ли при свободной конвекции режим теплообмена с постоянным значением числа Nu? (Да, нет).

Тема 10. Отдельные задачи конвективного теплообмена

В однородной среде

Содержание темы.

Теплоотдача при движении жидкометаллических теплоносителей.

Физические свойства жидкометаллических теплоносителей, существенные для процессов течения и теплоотдачи. Соотношения молекулярного и молярного переноса теплоты. Результаты теоретических и экспериментальных исследований. Влияние продольного потока теплоты. Расчет теплоотдачи.

Теплоотдача при наличии в жидкости внутренних источников теплоты.

Распределение температур, адиабатическая температура стенки, расчет теплоотдачи.

Литература: [1,гл.11§11.1,11.3]

Методические указания.

Изучите две подтемы: теплоотдача жидких металлов и теплоотдача при течении газа с большей скоростью. При усвоении первой подтемы выделите основные преимущества жидких металлов перед газами или водой в качестве теплоносителей, а также специфичность их теплофизических свойств (низкое значение числа Pr) и, как следствие, особенность температурных полей (существенное утолщение пограничного слоя).

При усвоении второй подтемы нужно уяснить новые понятия, такие, как температура адиабатического торможения T0 и адиабатическая температура стенки Tа.с., имея в виду при этом, что последняя изменяется от Тг до Т0 в зависимости от условий торможения, определяемых коэффициентом восстановления температуры r. Если Т0 легко вычислить теоретически (например, по формуле (11-15) [1, с.216]), то для определения Тг необходимо знать еще и значение r.

Вопросы для самопроверки.

10.1. Верно ли, что число Прандтля жидких металлов существенно ниже, чем газов и воды? (Да, нет).

10.2. Верно ли, что при турбулентном течении жидких металлов теплоотдача при qc=const выше, чем при tс=const? (Да, нет).

10.3. Учитывает ли расчетная формула для теплоотдачи жидких металлов e _l помехи от термического контактного сопротивления на границе «стенка – жидкость»? (Да, нет).

10.4. Верно ли, что на участке термической стабилизации в формуле, приведенной выше (см. вопрос 3), значение ? (Да, нет).

10.5. Является ли процесс торможения газа в струе изобарным? (Да, нет).

10.6. Может ли процесс торможения газа в струе быть адиабатным? (Да, нет).

10.7. Всегда ли повышается температура газа в струе на участке адиабатного торможения? (Да, нет).

10.8. Верно ли, что энтальпии 1 кг газа и 1 кг воды, движущихся с одинаковой скоростью, повышаются на одинаковое числовое значение после полного адиабатического торможения? (Да, нет).

10.9. Верно ли, что температура газа и воды повышается одинаково при одинаковом торможении? (Да, нет).

10.10. Возрастает ли температура торможения газа при увеличении числа Маха? (Да, нет).

10.11. Может ли адиабатная температура Та.с (например, термометра) превышать температуру адиабатного торможения Т0? (Да, нет).

10.12. Верно ли, что коэффициент восстановления температуры для газового потока при турбулентном омывании пластины выше, чем при ламинарном? (Да, нет).