Гидравлические характеристики РЭА и нагнетателя.

1 - гидравлическая составляющая на первом участке

2 - гидравлическая составляющая на втором участке.

- функции объемного расхода среды.

- теоретически n = 2, практически n = 1.85.

Принцип суперпозиции.

 

При определения полного гидравлического сопротивления РЭА при­меняется принцип суперпозиции (наложения), согласно которому найденные гидравлические сопротивления отдельных участков РЭА складываются и эта сумма определяет общее сопротивление всего устройства.

Пример: два участка канала включены последовательно.

Для параллельных участков.

 

 

Суммируются расходы сред, а давления остаются постоянными.

Характеристики нагнетателя.

 

В системах охлаждения РЭА наибольшее распространение получили центробежные и осевые вентиляторы и центробежные насосы.

Характеристики нагнетателя 1гриводятоя в ТУ и задаются в виде

,где - напорное давление.

 

 

Определение рабочей точки и выбор нагнетателя.

 

- номинальный расход, который обеспечитзаданный нагнетатель.

В зависимости от требований к нагнетателю (напорное давление, производительность, объёмный расход, масса, потребляемая мощность, габа­риты. напряжение питания) он выбирается по каталогу и оттуда уже берутся его рабочие характеристики. На гидравлическую характеристику РЭА накладывается характеристика нагнетателя и их пересечение даёт рабо­чую точку.

Если окажется, что объёмный расход мал, то выбирается либо более мощный нагнетатель, либо ставится несколько параллельно или последова­тельно включенных нагнетателей. При этом правила сложения характеристик такие же, как и при сложении гидравлических характеристик РЭА.

Центробежные вентиляторы обладают относительно высокимнапором среды при средних расходах воздуха. Осевые вентиляторы обеспечивают больший расход среды при меньших напорных давлениях.

Мощность нагнетателя определяется так:

где - коэффициент полезного действия.

Понятие о теории подобия и критериях подобия.

- коэффициент объёмного расширения,

Ф - совокупность параметров, характеризующих форму, строение и поло­жение нагретой поверхности.

Решающее значение в исследовании процесса теплообмена имеет те­ория подобия, согласно которой явление конвекции характеризуется не отдельными физическими величинами, а определённым образом составленны­ми из них безразмерными комплексами или критериями. Число комплексов меньше числа величия, изкоторых они составлены. Для процесса естественной конвекции пользуются тремя критериями подобия.

- критерий Нуссельта.

- критерий Грасгофа.

-критерий Прандтля.

Критерий Нуссельта - определяемый критерий, который характеризует интенсивность теплообмена:

Для вертикальных пластин l = H их высота, если размеры соизмеримы, то l определяется следующим образом:

Критерий Грасгофа - определяющий. Он характеризует взаимодействие подъёмных сил и силвязкости.

Критерий Прандтля - определяющий критерий, характеризующий теплофизические свойства среды. Значения берутся при средней температуре:

Вынужденная конвекция.

- определяющий критерий, характеризующий подобие полей скоростей в движущейся среде.

Приведённые критериальные уравнения носят общий характер и обрабатывать результаты эксперимента более просто в критериальном виде.

 

Естественная конвекция.

- эмпирические коэффициенты.

m - обозначает, что характеристики берутся при средних температурах:

< 10^-3	0,5
10^-3....5*10^-2	1.18	1/8
5*10^-2...2*10^7	0.54	1/4
2*10^7...10^13 ......-..—....„.......„,„.-... -.—.... j	0.135 L	1/3

 

Для естественном конвекции различают 4 режима движения жидкости:

1. h = 0 - плёночный режим движения жидкости. N_um = 0,5 - малый температурный напор, тела с плавной геометрией. У поверхности образу­ется почта неподвижная плёнка нагретой среды и теплообмен обусловлен явлением теплопроводности.

2. h = 1/8 - характеристика соответствует ламинарному движению среды. Интенсивность теплообмена незначительна, режим характерен для проводников РЭА, жгутов аппаратуры.

3. h = 1/4 - характеристика соответствует переходному режиму движения среды. Режим наиболее характерен для измерительной РЭA, радиаторов...

4. h = 1/3 - турбулентный режим движения жидкости. Теплообмен протекает интенсивно, характерен для больших температурных напоров около внешних поверхностей РЭA, имеющих большие размеры.

Расчётные формулы.

1. Закон 1/8 степени характерен для сред, омывающих тонкие проводники - для цилиндров.

Вт * м² * ^оС

где

d - диаметр цилиндра (м)

t - температура стенки, с которой происходит теплосъем

А₁ - табличный коэффициент

2. Законы 1/4 и 1/3 - теплоотдача плоской и ребристой поверхностей.

L ­- определяющий размер (мм).

Если неравенство выполняется, то имеет место закон 1/4 степени, если нет, то закон 1/3 степени.

2.1. Закон 1/4 степени.

Вертикально ориентированная поверхность высотой L.

А₂ - табличный коэффициент.

Считается, что дно аппаратуры находится в более худших условиях, поэтому имеем:

Для верха аппаратуры также вводится поправочный коэффициент

2.2 Закон 1/3 степени - зависимость от геометрии пропадает.

Вынужденная конвекция.

Определение коэффициента определяемого критерия

Методиками конвективного теплообмена пользуются следующим образом:

1. По известным значениям температур находят из справочников теплофизические свойства среды и по ним значения определяющих критериев;

для естественной конвекции

для вынужденной конвекции

2. По значению произведения определяющих критериев находят критерий Нуссельта. Это определяемый критерий.

3. Определение коэффициента конвективного теплообмена.

4.

Здесь мы определяем либо поток либо . Затем производим сравнение .